커뮤니티 > 효소enzyme



효소enzyme 당쇄공학-효소
2013-08-22 16:08:54
이엠생명과학연구원

◇ 당쇄공학은 올리고당, 당단백질, 당지질, proteoglycan을 연구 대상으로 한다.
◇ 당단백질 : 기관, 요관, 자궁등의 점성분비물의 주성분.
- 두 종류의 당-단백질 복합체: glycoproteins과 proteoglycans
- Glycoproteins : 전체 분자량의 1% ~ >50%가 당 성분(glycophorin의 경우 약 60%가 당으로 100개의 단당류를 함유), 많은 경우 당부분에 가지 형성
- Proteoglycan : 단백질 보다 당이 많고 광범위하게 hydrated 됨

 1. 당의 역할 - 혈액 중에 존재하는 수십종의 단백질 중 당단백질이 아닌 것은 albumin과 prealbumin 뿐
- Fibrinogen, transferrin(Fe carrier), ceruloplasmin(ferroxidase, Fe2+→Fe3+), immunoglobulin, α1-acidic protein
- Thyroglobulin(갑상선, thyroxine, triiodothyroxine의 전구체), collagen(구조 단백질), interferon
- 당단백질: 기관, 요관, 자궁 등의 점성 분비물의 주성분
- 눈:안구회전을 위한 윤활유, 각막 건조 방지, 먼지에 의한 손상 방지
- 입, 소화관: 음식물의 원활한 통과, 소화관 손상 방지(mucin)
- 콧물 성분: 세균이나 부식성 불순물 걸러 폐를 무균상태로 보호
- 자궁의 점성단백질(chondroitin, keratin, heparin, hyaluronic acid): 세균 침입 방지
◇ 당단백질이 갖는 기능.
① 당단백질의 물리화확적 성질로서 mucin(mucoprotein)의 점성
② 생체막과 당단백질의 상호작용
a. 분비
b. 혈청에서의 당단백질의 제거
c. 세포 표면과 바이러스, 혈액형 항체, lectin(종자에 많음, 공생 rhizobium의 인지, 곰팡이 공격으로 부터 보호)과의 반응
③ 생체막과 생체막과의 상호작용
a. 분비
b. 분화의 성장
c. contact inhibition
d. 세포의 접착과 응집
e. 생물체내의 세포의 이합집산
f.배우자의 인식
④ 분자와 분자의 상호작용
a. 면역글로부린의 항체 인식
◇ 당 : 효소의 안정과 역할 수행
- 당단백질로 된 효소의 경우, 당쇄를 제거하면 pH, 열, 금속이온, protease등에 대한 안정성이 떨어진다.
◇ 당쇄공학의 목표 (인공적으로 효소에 당쇄를 부가시키는 방법)
: 효소분자의 용해성 증가. 안정성 증가. 면역완화에 의한 약효의 지속화
- 알레르기 반응의 감소. 유화작용의 증가. 방부. 항산화효과등에 의한 식품의 기능성 증가 등
  2. 당쇄공학의 응용범위

① 신규 기능성 단백질
: 당질이 필요한 효소의 기능발현에 당질의 첨가 내지 개변으로 기질특이성, 내열성, 안정성등의 기능성을 강화.(가능)
② 고기능 생물 반응기(bioreactor)용 재료

 

: 배양 세포를 사용한 유용물질의 생산시 세포의 기능이나 증식에 고기능 bioreactor를 구축.(가능)
③ 신규 분리정제용 재료
: 당질은 면역반응등이 세포인식의 주요인자인데, 이를 이용하여 목적하는 유용세포를 선택적으로 분리하거나 불필요한 성분을 고효율로 제거 가능.
④ 신규 인공장기 재료
: 당질이 여러 생체조직의 친화성 차이를 담당하고 있으므로 재료 표면에 당질을 첨가, 또는 당질을 사용하여 재료를 직접 만들어서 이상적인 인공장기로 사용가능.
⑤ 고기능 biosensor: 당질이 생체내의 receptor- 단백질에 의해 엄밀하게 인식되므로 이들의 상호작용을 밝히면 이를 재료로한 목적물질을 고감도로 정밀도 높게 인식할 수 있는 biosensor를 개발할 수 있다.
* 인공장기 관련 내용 생체의료용 고분자
⑥ 신규 화장품 재료
: 당질을 중심으로 하는 세포간 물질이 피부의 건강유지, 기능유지 등에 커다란 역할을 하므로 이를 연구하여 당질을 화장품 재료로 응용할 수 있을 것으로 생각됨.
⑦ 신규 진단약품의 개발
: 생리활성 물질에 당질을 도입하여 해당물질의 생체세포에 대한 친화성을 조절할 수 있는데, 이를 이용하여 진단약 개발이 가능.
⑧ 기능성 식품
: 당질과 생체세포의 특이적인 상호작용을 해명하여 당질기능을 이용한 식품으 선도 유지제, 신미각물질, 장내세균제어제, 충치예방제, 물성개량제등의 기능성 식품제조가능.

  3. 당단백질 조제 방법 ·당과 단백질의 결합
N- glycoside bond (Asn의 아미드 CO-NH의 N)
O- glycoside bond (Ser or Thr의 OH의 O)
◇ 당단백질 획득 방법(유전공학적 방법×)
① 천연물에서 추출 ② 효소적으로 합성, 부가 ③ 화학적으로 합성, 부가
- 효소적 방법으로 당쇄를 부가시키는 방법.
ㆍ당전달 효소나 가수분해 효소의 전달작용을 이용하여 단계적으로 당을 부가시킴.
ㆍ효소- 보조효소의 친화성에 의한 당유도 보조효소-단백질효소(비공유결합) 복합체를 형성.
- 화학적 방법
ㆍ 단백질을 환원 아미노화시켜 이용하여 단계적으로 당을 부가시킴.
ㆍ중심으로 단백질과 당의 사이에서 다리를 연결하는 방법.
ㆍ 당을 환원시켜 효소에 직접 공유 결합 시키는 방법.
  4. 당을 효소에 직접 공유 결합시키는 방법의 적용·기능 분야

① 효소 입체 구조의 정밀 해석
: subunit 구조를 갖은 대분자량의 효소를 변형시켜 안정한 소규모 subunit 단위로 분리한 후, 결정화하여 입체구조를 정밀해석.
② subunit 구조의 해석
③ 효소 안정성의 증가
④ 면역완화제
⑤ 고정화 

 




대전광역시 유성구 문지동 KAIST문지캠퍼스강의동L605호 대표이사:(원장)서범구 사업자번호:314-86-01479
전화번호:1800-0250 팩스번호:07074559748 관리자이메일:puom9@naver.com
이엠생명과학연구원. All Rights Reserved