인공펩타이드 이용 ‘3차원 자기조립분자구조체’ 개발

이희승 KAIST 교수팀, 조각품 같은 유기물구조체 첫 개발···인공단백질 개발 활용, 의공학에도응용

이희승 KAIST 화학과 교수팀이 인공펩타이드를 이용, 3차원 자기조립 분자구조체를 개발했다.

[아시아경제 이영철 기자] 유기물질로도 다양한 3차원 구조체를 합성할 수 있는 새 길이 열려 ‘기능성 인공단백질 개발’의 기초가 될 전망이다.

이희승 KAIST 화학과 교수팀은 분자의 자기조립과정에서 서로 다른 세 방향(x, y, z)의 분자간 인력의 미세한 조절이 가능토록 분자를 디자인하면 이제까지 만들 수 없었던 여러 모양의 3차원 유기물구조체들을 자유자재로 합성할 수 있다는 가설을 실험적으로 펼치는데 성공했다고 28일 밝혔다.

이 연구결과는 생체적합성이 요구되는 의공학이나 재료과학에 광범위하게 응용할 수 있는 다양한 유기물 소자개발에 기술적 전기가 마련된 것으로 평가받고 있다.

이 교수팀은 베타-펩타이드라는 비천연 펩타이드의 구조적 특징에서 착안한 새 자기조립원리를 개발해 기존방법으론 불가능했던 풍차, 꽃잎, 사각막대와 같은 다양한 모양의 새로운 3차원 구조의 유기물구조체를 합성했다.

아울러 마치 top-down방식으로 깎아놓은 조각품과 같은 분자구조체들을 bottom-up방식으로 자유자재로 만들어 낼 수 있는 새로운 길을 열고 자기조립과정을 자유롭게 조절할 수 있는 방법론을 확립, 같은 분자로부터 다양한 구조체를 만들 수 있는 방법개발에 성공했다.

무기물 나노물질의 경우 다양한 크기와 모양의 구조를 만드는 방법들이 이미 잘 알려져 있으나 펩타이드를 비롯한 유기물의 경우엔 자기조립체 크기와 모양을 제어하는 일은 난제로 인식돼 왔다.

특히 펩타이드의 경우 원형모양(구, 튜브, 원통형 막대 등)의 구조체 외엔 만들 수가 없었다.

이 교수는 “이번 기초연구 결과를 바탕으로 기능성 인공단백질 개발과 응용에 관한 연구를 계속 하고 있다”며 “분자기계를 설계하거나 자연계에서 일어나는 자기조립 현상에 대한 이해를 촉진할 수 있는 기폭제가 될 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단(이사장 박찬모) 인터페이스 분자제어연구센터(선도연구센터, 센터장 김세훈)와 일반연구자 지원사업의 공동지원을 받아 수행됐다. 또 연구초기에 KAIST의 고위험고수익(High Risk High Return) Project의 연구지원을 통해 연구초기 아이디어검증이 가능했다는 점이 주목할 만하다.

한편 이희승 KAIST 화학과 교수와 권선범 박사과정 학생이 이끈 이번 연구결과는 화학분야의 세계적 학술지인 ‘안게반테 케미(Angewante Chemie International Edition)’지 온라인판 8월23일자에 실렸다.

또 연구의 중요성을 인정 받아 표지논문 및 중요 논문으로 동시에 선정됐다. 미국화학회(American Chemical Society)에서 발간하는 ‘C&EN (Chemical & Engineering News)’지 9월 6일자에도 연구결과가 소개됐고 현재 특허출원 중이다.

이영철 기자