연구자들은 자연에서 발견되는 것과는 다른 "비천연" 아미노산을 생성합니다

자연적으로 발생하는 그 어떤 것과도 다른 아미노산이 연구진에 의해 개발되었으며, 이는 새로운 단백질 치료법은 물론 심지어 새로운 화학 분야로 이어질 수 있는 발견입니다.

아미노산은 모든 식물과 동물에서 발견되는 단백질의 기본 구성 요소입니다. 우리 몸의 모든 단백질은 자연에 나타나는 동일한 20가지 구성 아미노산으로 만들어집니다.

그러나 펜실베이니아 대학교 연구진의 새로운 실험에 따르면 우리 세계에 자연적으로 나타나는 기본 아미노산, 즉 “생명의 구성 요소”로 널리 알려진 아미노산만이 존재할 수 있는 유일한 아미노산은 아니라는 사실이 밝혀졌습니다.

7월 27일 사이언스(Science)에 게재된 연구팀의 연구에서는 자연과 유기화학 모두에 완전히 새로운 아미노산을 생성하는 새로운 방법이 밝혀졌습니다.

과학자들은 화학 반응의 촉매 역할을 하는 살아있는 유기체에서 생성되는 일부 물질(효소라고도 함)이 반응성 기질과 결합하면 정상적인 성능을 초과할 수 있다는 사실을 오랫동안 알고 있었습니다.

기질 외에도 빛은 이러한 조건에서 반응을 증가시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 최근 연구에서 피츠버그 대학 팀은 촉매 역할을 하는 가공된 트립토판 효소(신타제라고 함)와 유기 광 반응성 촉매를 결합함으로써 자연에서는 볼 수 없는 여러 아미노산을 생성할 수 있다는 사실을 알아냈습니다. .

피츠버그 대학교 케네스 P. 디트리히 예술과학대학 화학과 교수인 Peng Liu는 "이것은 완전히 새로운 변화입니다."라고 말했습니다.

Liu는 동료 Binh Khanh Mai(위 사진)와 함께 최근 Science 논문의 교신저자였습니다.

Liu는 대학 웹사이트에 게재된 성명에서 "효소에게 아미노산의 부자연스러운 구성을 생성하도록 지시하는 것은 드문 일"이라며 "주의 깊은 생명공학을 통해 이를 수행해야 한다"고 덧붙였습니다.

과학자들은 단백질의 한 부분을 변경함으로써 다양한 과학 분야에 광범위한 영향을 미칠 수 있는 화학 측면인 아미노산의 모양과 기능을 모두 변경할 수 있습니다.

그러나 이를 실험실에서 달성하는 것은 간단한 작업이 아닙니다. 과거에 연구자들은 분자의 일부를 화학적으로 변형시키는 동시에 단백질 사슬을 형성하는 아미노산 조각을 보호해야 했습니다.

논문에서 Liu와 피츠버그 대학 팀은 UC Santa Barbara의 연구원들과 협력하여 PLP 효소라는 화학 성분을 새로운 방식으로 사용하여 Liu가 "완전히 새로운"이라고 부르는 더 간단한 방법을 발견했다고 설명합니다. 반응."

첫째, 팀은 다양한 화학 반응이 일어나는 방식을 이해하는 데 도움을 주기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 사용했으며, 전자가 한 쌍의 분자 사이를 이동해야 하는 거리를 포함하는 입자의 거동에 대한 새로운 통찰력을 보여주었습니다.

Liu는 "우리는 이것이 일어날 가능성에 대해 신중한 모델링을 해야 했습니다. 왜냐하면 이것은 자연에 새로운 단계이고 전체 반응 메커니즘을 지원하기 때문입니다"라고 말했습니다.

피츠버그 대학교 연구 컴퓨팅 센터의 도움으로 팀은 필요한 복잡성에 대한 시뮬레이션을 달성할 수 있었고 슈퍼컴퓨터를 활용하여 화학 반응 중에 발생하는 더 미세한 프로세스를 해결하는 데 도움을 줄 수 있었습니다.

Liu는 이 새로운 공정이 생성할 수 있는 비천연 아미노산이 잠재적으로 셀 수 없이 많다고 말하며, 이는 연구자들이 이를 사용하여 다른 새로운 종류의 화학 반응을 개발할 수 있는지 여부에 대한 의문을 제기합니다.

"비천연" 아미노산의 발견은 그 자체로 놀라운 돌파구이지만, 연구팀은 이것이 실제로 이러한 화학 반응이 어떻게 작용하는지에 대한 더 완전한 이해를 얻기 위한 첫 번째 단계일 뿐이며, 생성부터 모든 것에 유익한 용도를 가질 수 있다고 말합니다. 혁신적인 신약과 치료 응용 분야 등을 소개합니다.