고가 의약품 원료 '고순도' 대량생산

생명연, D-트레오닌 대량 생산 돕는 인공효소 개발

생명연은 항생제 의약품 원료로 쓰이는 D-트레오닌을 대량 생산할 수 있는 새로운 인공효소를 개발했다. 이 효소를 적용하면 99.9% 이상의 고순도의 D-트레오닌을 제조할 수 있다. 생명연 제공

국내 연구진이 항생제 원료를 고순도로 대량 생산할 수 있는 인공 효소를 개발했다. 기존 화학적 기술로 합성하기 어려운 고가의 의약품 원료 등 정밀화학물질 개발과 신약 생산 등에 기여할 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원은 이승구 박사팀과 염수진 전남대 박사, 김경진 경북대 교수 연구팀이 공동으로 고순도 의약용 'D-트레오닌'을 생산할 수 있는 새로운 인공 효소와 반응공정 기술을 개발하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

D-트리오닌은 단백질을 구성하는 필수 아미노산의 하나로, 항생제, 치료제, 인공펩타이드 등 고부가치 원료로 쓰인다. 하지만 기존 화학적 합성방법은 다단계 반응으로 거쳐야 하기 때문에 효율이 낮아 고순도로 만들기 어렵고, 많은 양의 유기 용매 사용으로 환경오염 문제도 안고 있었다.

연구팀은 해양 유래 미생물에서 저온에서 생육이 가능하고 높은 활성을 지닌 새로운 D-트레오닌 합성효소를 찾아냈다. 이 합성효소를 이용해 저가의 원료물질인 글리신과 아세트알데히드를 99.9%의 고순도 D-트레오닌으로 생산하는 데 성공했다.

기존 D-트레오닌 합성효소는 장시간 반응했을 때 입체선택성이 떨어지지만, 새로 개발된 효소는 장기간 반응에도 입체선택성에 큰 변화가 없어 대량 생산이 가능한 장점을 지녔다.

연구팀은 이 효소를 소형 발효조에서 반응시켜 6시간 동안 1ℓ당 50g 이상의 D-트레오닌을 97% 이상의 순도로 생산했다. 이 효소는 D-트레오닌뿐 아니라, 유사한 구조의 다양한 의약품 원료 생산에도 적용할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

관련 기술은 엠에이치투바이오케미칼에 이전돼 올해 안으로 시제품 개발이 나올 예정이다.

이승구 생명연 합성생물학전문연구단장은 "인공 효소를 이용한 의약품 원료 생산은 기존 화학합성법이 지닌 단점을 극복해 지속가능한 정밀화학과 제약산업을 발전시키는 원동력이 될 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 촉매 분야 국제 학술지 'ACS 카탈라시스(지난달 28일자)' 온라인판에 실렸다.이준기기자