약물, 에너지, 소재와 같은 화합물을 효율적으로 생산하면서 환경 영향은 적은 시스템을 국내 연구진이 개발했다.
광주과학기술원(GIST)은 권인찬 신소재공학부 교수 연구팀이 산화환원 반응에 다양하게 활용할 수 있는 플랫폼 기술로서 보조인자를 재생하는 '친환경 생촉매 반응 시스템'을 개발했다고 21일 밝혔다.
효소는 각종 화합물을 만드는 과정에서 촉매로 쓰인다. 화합물을 원활히 생산하려면 효소를 여러 번 재사용할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 효소가 촉매로 기능하도록 돕는 NAD, NADP와 같은 물질을 계속 공급해야 한다. 보조인자라 불리는 이러한 물질들은 가격이 대체로 비싸다. NAD는 1㎏당 1000만원, NADP는 1㎏당 5000만원 수준으로 비싸다.
이에 연구팀은 설탕 구성 요소인 포도당이나 과당같은 저렴한 보조인자를 이용해 값비싼 약물을 생산할 수 있는 마이크로 반응기를 제작했다. 연구팀이 만든 마이크로 반응기에 포도당과 과당을 공급하면 마이크로 반응기에 장착돼있던 포도당 탈수소효소가 포도당을 보조인자로 사용한다.
이 과정에서 나온 에너지가 또 다른 효소인 만니톨 탈수소효소에 작용하면 과당을 1㎏당 10만원 정도 하는 약물인 'D-만니톨'로 전환할 수 있다. D-만니톨은 안압이나 뇌압을 줄이는 데 쓰이는 약물이다.
연구팀은 이번에 만든 마이크로 반응기가 약물 생산은 물론 온실가스 전환에도 쓰일 수 있다고 설명했다. 권 교수는 "이번 연구성과는 약물 개발을 비롯해 부생가스나 온실가스 등을 유용한 화합물로 전환하는 탄소자원화에도 쓰이며 친환경 기술 개발에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.
이번 연구 성과가 담긴 논문은 국제학술지 'ACS 서스테이너블 케미스트리&엔지니어링'에 지난달 14일 온라인 게재됐다.
참고자료
ACS Sustainable Chemistry & Engineering, DOI: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c06676