바이오인

출처: biozine

Catalytic Antibocdy?

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?유재훈??/KIST ??응용과학부 ?

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?1. ??서론?? ?

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?맞춤 양복과같은 촉매??(Taylor-made Catalyst)?

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?화학반응의 촉매로 쓸수있는 물질의 제조와 그와 관련된 연구는 최근 화학의 주요 연구분야이다??. ??이는 새로운 촉매의 개발을 통해보다 효율적으로 유기변환을 수행할 수 있기 때문이다??. ??지금까지 개발된 여러 인공촉매들은 탁월한 효율성을 가지고있지만??, ??입체적인 이성질체??(enantiomer) ??를 구별하고 선택적으로 반응하는 특이성이 부족한 경우가 대부분이다??. ?

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?그러나 이에반해??, ??자연촉매인 효소는 거울면 이성질체를구별하여 반응하는특이성을 가지고있다??. ??또한 이러한 자연효소를 제어하는 화합물도 이성질체로서 효소에 접합해야하므로??, ??두개의 거울면 이성질체 중에 한 개만이 효능을 발휘할 수 있다??. ??그러므로모든 유기반응에서 한 거울면이성질체의 순도를 높이기위한 카이랄촉매??(chiral catalyst) ??를 개발하는데 많은 관심과 노력이 집중되고있다??. ??특히 라세믹혼합물??(racemic mixture) ??로 시판되는 기존 의약품중에서 이성질체에의한 독성이 발견되어??(Eichelbaum, 1995), ??이러한 문제들을 해결할 수 있는 카이랄촉매의 개발이 더욱 필요하게 되었다??. ??결국 촉매연구의 최종목표는 자연효소가 기질을 인식하여 반응을 일으키듯이??, ??선택적이며 특이적인방법으로 화학반응을 일으킬 수있는 시스템을 고안하고 만들어내는 것이다??.  ?

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?생물학적 관점에서도 위와 같은 생체 내 화학변화를선택적이며 특이적인 방법으로 촉진하는 도구가 필요하다??. ??생체 내의 무수한 분자들 중 특정한 분자만을 인식하고 변화시키는 도구는??, ??목표로하는 단백질과 같은 고분자물질을 손쉽게 변형하거나 분해할 수 있으므로 그 이용가치가 높다??. ??암과 같은 질병을 포함하여 잘못된 단백질이 많이 생산되어 발생하는 질병들에서 이런 특이적 도구를 이용하여 잘못된 단백질만을 선택적으로 제거할 수 있다면 훨씬 신속하고 간단하게 질병을 치료할 수 있을 것이다??. ??이 방법은 잘못된 단백질의 유전자를 찾고 조작하는 유전자치료법보다 간편하여 광범위한 치료제로서 여러환자에게 적용할 수 있다??. ??이와 마찬가지로 세포간의 접합을 유도하는 인자들??, ??질병발생의 원인이되는 여러가지 독성인자들??(virulence factors), ??바이러스나 박테리아의 부착을 유도하는 표적인자 등을 특이적으로 인식하고 그것을 절단하는 도구가 있다면??, ??이들 질병에대해서도 획기적인 원인치료 효과를 기대할 수 있다??. ??또한??, ??단백질의 특정한 아미노산 서열??, ??또는 ??DNA ??나 ??RNA??의 특정한 뉴클레오타이드 서열을 인식하고 변화 시킬 수 있는촉매를 얻는 것은 질병의 선택적 치료 뿐아니라??, ??생명현상을 규명하는 도구로서 유효적절하게 사용할 수 있으므로 모든 생명과학분야에 획기적인 발전을 가져올 수 있다??. ?
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?자연계에 존재하는 라이브러리 시스템 중에 하나인 면역계는 위에서 필요로하는 인공촉매를 제조할 수 있는 좋은 재료로써 천문학적으로 큰 다양성으로부터??, ??화학변환을 촉진할 수 있는 항체를 골라 선택적인 촉매로 사용해보려는 시도이다??. ??이런 촉매항체의 출현은 약 ??10 ??여년 전인??1986 ??년에 이루어졌으며 ??10 ??년 남짖한 시간동안 많은발전을 거듭하여왔다??. ??본 총설에서는 그러나 ??10 ??여년간의 역사를 자세하게 디루기보다는 최근??2-3 ??년간 에 발표된 생물학적 면역학적 견지에서 촉매항체를 다루려고 한다??. ?

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?2. ??연구개발 현황항체와 면역체계?? ?

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?척추동물 면역계의 산물인 항체는 새로운 종류의 촉매로서 그 가능성이 심도있게 탐구되고있다??. ??항체가 이런 목표에 적합한 가장 큰 이유는 항체의 다양성 때문이다??. ??항체의 다양성은 항원결합부위의 두개의 단백질인 ??heavy, light chain ??아미노산 서열에의해 결정된다??. ??이런 아미노산을 결정하는 염기의 서열은 조각으로 되어있는 유전자의 조합적인 배열에 의하여 정해지기 때문에 ??10??8??-10??9 ??정도의 다양한 아미노산 배열을 얻게된다??(Leder 1982). ??이런 유전자 배열에의한 다양성 외 에도??, ??항원에 노출 정도에따라 접합력을 증진하기위한 체세포변이??(somatic mutation)?가 유발되어 위의 다양성에?? 10-100 ??배 이상의 다양성이 추가된다??(Tonegawa, 1983). ??이 와 같은 다양성은 결국 면역계가 이 세상에 존재하는 어떤 분자에 대해서도 독특한 항체를 만들어 다른분자와 구별할 수 있다는 뜻이다??. ??더구나 항체는 항원에 대해서 강력한 접합력??(K??d??< 10??-6??M) ??을 가질 수 있는 특이성을 가지고있으므로 그 특이성에 있어서 자연계에 존재하는 어떤 시스템보다도 탁월성을 가지고 있다??. ?

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?Pauling ??교수는 화학반응의 전이상태이론을통해 높은에너지 상태를 넘기위한 활성화에너지의 크기가 화학반응의 속도를 좌우한다고했다??(Pauling, 1948). ??또한 자연효소는 활성부위의 배열이 전이상태에 잘 상응하는 구조를 지니도록 진화되었기때문에 활성화에너지를 낮추어 반응을 촉진한다고 했다??. ??항체는 이에 반하여 기저상태의 안정한분자에 대해 잘 상응하는 구조를 갖도록 진화되었기 때문에 항원??-??항체간에는 강력한 접합력이 있다고했다??. ??후세의 유기화학자들은 이런 그의 주장을 긍정적으로 평가하고??, ??목적이 다른 자연의 두단백질??(??효소와항체??)??을 하나로 집약시키는 시도를 단행하였다??. ??즉??, ??유기화학기법을 이용하여 전이상태 모방 화합물을 만들고 이 분자에 대한 항체를 제조하여 자연효소와 같은 활성을 가질 수있는 가능성을 실험했으나 제반여건의 취약성으로 쉽게 성공을 거두지 못했다 ??(Jencks, 1966). ??실제로??, ??촉매항체가 처음으로 소개된 것은 항체를 대량으로 만들수있는 하이브리도마??(hybridoma) ??기술 ??(Kohler &Milstein, 1975) ??과 명백한 전이상태와 좋은 전이상태 모방화합물을 합성하는 기술을 연합하여 이루어졌다??. Schultz ??연구팀과 ??Lerner ??연구팀은 각각 독립적으로 의도하는 반응인 에스터가수분해를 촉진하는 포스포네이트 형태의 전이상태 모방 화합물을 합성하고 이것에대한 단일클론항체 중에 효소적 성질을 가진 항체의 제조를 찾아내어??, ??에스터의 가수분해 반응을 ??10000 ??배정도 촉진시키는것을 확인하였다??. ??그러나??, Schultz ??교수팀과??Lerner ??교수팀은 독립적으로 에스터결합의 분해반응의 전이상태 모방화합물로서 결합손이 네개인 포스페이트를 합성하여 이에대한 항체를 제조하였고??, ??마침내 이 항체가 의도한 화학반응을 촉진시키는 효소활성을 가진 것을 최초로 확인하였다??(Tramontano et al.,1986; Pollack et al.,1986). ?
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?에스터가수분해항체가 개발된이래 펩타이드??(Benkovic et al.,1990; Iverson &Lerner, 1989), ??당??(Yu et al.,1997; Janda et al. 1997) ??포스포다이에스터결합??(Scanlan et al.,1991; Rosenblum et al.,1995) ??등 자연가수분해효소의 역할을 하는 촉매항체가 보고되었으며??, ??에스터결합??(Benkovic et al.,1988; Jacobsen et al.,1992) ??과 펩타이드 결합의 생성??(Hirschmann et al.,1994; Jacobsen &Schultz, 1994) ??을 촉진하는 결과도 보고된 바있다??. ??생체 내에서 발견되는??chrismate mutase ??기능을가진 촉매항체를 개발해냈으며??(Jackson et al.,1988; Hilvert et al.,1988), ??특이적인산화??-??환원반응을 촉진 시키는 촉매항체??(Janjic &Tramotano, 1989; Cochran &Schultz, 1990; Keinan et al.,1990) ??들도 다수 보고되었다??. ??이외에도 일반적 인산염기로 반응을 진행시킬 수 있는 ??Elimination ??반응도 촉매항체에??(Shokat et al.,1994) ??의해 촉진된 보고가있다??. ?
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?10 ??여년 간의 연구결과 중 가장 큰 촉매항체의 장점으로는 자연효소의 한계를 촉매항체가 극복한 예이다??. ??자연효소로서 ??Diels-Alder ??반응을 촉진하는 효소가 존재하는 지는 아직 밝혀지지 않았지만??, Lerner ??교수팀이 개발한??Diels-Alder ??촉매항체는 ??4 ??가지의 가능한 입체이성질체 중에 한 가지 이성질체만을 생성하고있다??. ??특히 이 항체는 열역학적으로 가장 어려운 반응의 전이상태를 모방하는 구조를 항원으로 제조하였으므로??, ??가장 일어나기 힘든 반응을 가장 일어나기 쉬운 반응으로 전환시킨 셈이다??(Gouverneur et al.,1993). ??또한 열역학적으로 유리한 ??5 ??각환을 만들기보다는 열역학적으로 만들어지기 어려운 ??6 ??각환의 제조를 촉진하는 촉매항체도??, 6 ??각환을 만드는 반응의 전이상태 모방분자에대한 항체를 제조함으로서 얻어질 수 있었다??(Janda et al.,1993). ??이 외에도?? 50-60 ??여종의 어려운 유기반응을 촉진시키는 항체가 선진 연구진에 의하여 얻어졌다??. (Shokat &Schultz, 1991; Lerner et al.,1991; Schultz &Lerner, 1993, 1995). ?
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?90??년대 중반 이후의 촉매항체 연구의 가장 큰 변화로는 기존에 나와있거나 새롭게 발견된 촉매항체의 기작과 인식에 관한 분자인식차원에서의 연구를 들수있다??. ??이 와 같은 연구는 결국 일반효소의 작용기작에 관한 고찰을 가능하게 하므로 자연계의 효소반응의 보다 정밀한모방과 그 응용을 가능하게 할 수 있다??. ??특히 항체의 단백질 구조는 일반적 성격을 가지고 있으므로 쉽게 촉매작용기작을 세밀하게 연구할 수 있기 때문이다??. ??실 예로 에스터결합의 분해를 촉진시키는 촉매항체의 구조연구를통해??, serine ??계열 단백질 분해효소가 일반적으로 가지고 있는??triad (Ser-His-Asp) ??구조와 유사한??dyad (Ser-His) ??가 에스터결합의 분해에 직접 관여하는 작용기임이 밝혀진 바 있다??(Zhou et al.,1994; Guo et al.,1994). ??

촉매항체 결정구조의 효용성은?? Schultz ??교수팀의 항체에서 그 진가가 다시한번 나타났다??(Patten et al.,1996). ??이 논문은 진화전의항체??(germline) ??와 면역반응을 진행하여 효소활성을 가지게 된 항체와의 구조의 비교에서??, germline ??항체가 항원에 대한 면역반응을 통하여 효소항체로 진화되었음을 보여주고 있다??. ??자연효소가 수억년에 걸쳐 돌연변이와 다아윈식 선택에 의하여 효소기능을 가진것과 같이 단??2 ??개월의 면역기간을 통한 효소기능의 진화를 촉매항체의 제조 과정에서 관찰할 수 있는 셈이다??(Wedemayer et al.,1997). ??따라서 촉매항체의 구조연구는 자연효소의 기작을 이해할 수 있을 뿐 아니라 그 기작형성의 진화 과정을 알 수 있는 유일하고 효과적인 수단이다??. ?
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?Schultz ??와 ??Lerner ??의초기 촉매항체의 성공을 지켜본많은 과학자들은 이제 화학적반응을 특이적으로 변환시키는 요술방망이를얻은 것처럼생각했으며??, ??가까운 장래에 효소기능을능가하는 촉매항체의존재를 볼수 있을 것으로 기대했었다??. ??그러나 ??10 ??여년이지난 지금까지도 자연효소의 효소활성을 능가하는 촉매항체를만들어 내지못하고 있으며??, ??대부분의 촉매항체들은 자연효소의 활성에 비할 수 없는 낮은활성을 가지고있다??. ??또한 촉매항체의 연구결과를 단순히 속도의 증가분 ??(k??cat??/k??uncat??) ??의 크기에 의해서만 측정하며??, ??항체들이 진정한 ??multiple turnover ??를 갖는지??, ??산물에의한 효소활성이 저해되는지에 대한 자료에는 미흡함이 없지 않다??. ??촉매항체의 효소활성은 과연 한계가 있는 것일까??? ??촉매항체가 아직 자연효소에 필적하는 기능을 가지고 있지 못한주요 원인은??, ??촉진하고자 하는 화학반응을 완전히 이해하지 못하여 전이상태에 대한 지식의 부족에서 원인을 찾을수도 있다??. ??전이상태의 지식의부족은 그 전이상태를 모방하는데 심각한 오류를 범할 수 있기 때문이다??. ??비록 그 전이상태 가 잘 알려졌다 하더라도??, ??전이상태는 가상적인 상태이므로 이것의 완전 모방이란 불가능하므로 자연효소와 같은 촉매항체는영원히 불가능할 수도 있으리라는 우려의 목소리도있다??. ??그러나??, ??좀 더 정밀한 전이상태의 파악과 불완전한 전이상태 모방을 개선하여 더욱 유사한 전이상태 모방화합물을 만드는 노력들은 많은 유기화학자들에의하여 수행되고있다??. ?

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?효소반응의 새로운열역학적 고찰?? ?

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?촉매항체의 제조와 연구에서 쓰는 고전??적인 방법??, ??즉 의도하는 화학반응의 좋은 전이상태 모방화합물을 합성하고 그에 대한 단일 클론항체를 제조하는 법 이 외에 새로운 전략이 ??90년대 중반에 많이 소개되어??, ??진정한 인공촉매로서 촉매항체가 자리메김할 수 있는 가능성을 열고있다??. ??효소반응의 열 역학적 고찰은 ??Pauling ??교수가 제안한 전이상태 이론 에서 찾을수있다??(Pauling, 1946). ??모든 반응물은 생성물로 가기위해 에너지가 높은 산을 넘어 반응이 진행된다??. ??자연효소는 전이상태의 상응구조에 잘 배열되도록 진화되어 왔으므로 전이 상태를 낮출 수 있어서 반응이 빠르게 진행된다??. ?
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?이와 같은 ??1 ??세대의 촉매항체는 주로 전이상태의 에너지만을 낮추는 기법을 이용하였다??.?? 그러나??, ??활성화에너지를 작게하는데는??, ??반응물과 항체의 결합을 불안정하게하여 반응물의 에너지를 높여도 성취될 수 있다??. ?? 최근의 ??Fujii ??교수는 반응물과의 접합력이 감소된 항체를 선택하여 반응물의 에너지를 높임으로서 높은 효소적 성질을 나타낸다는 연구결과를 발표하여 항체와 기질과의 접합력의 세기를 조절하는 것이 차세대의 촉매항체를 만들기위한 중요한 인자임을 입증하였다??(Fujii et al.,1998). ??

자연적으로 발생된 자가촉매항체??(auto-catalytic antibody) ??의 큰 특징으로 강한 기질특이성을 들 수 있다??(Paul, 1996). ??비슷한 맥락으로 항체의 항원결합부위의 아미노산 서열을 변화시켜 기질과의 접합정도를 감소시켜서 활성화 에너지를 줄이는 방법도연구된 바 있다??(Sun et al.,1997). ?
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?대부분의 자연효소가 기질특이성을 가지고있으므로 성공적인차세대 촉매항체의제조를 위해서는기질의 구 조를고려해야 한다??. ??최근 본연구자는 당결합을 분해하는촉매항체를 위한항원의 설계에서기질의 특이성의고려가 효소활성에큰 영향을끼치고 있음을파악하 였다??. ??즉??, ??항원은 전이상태를낮추는 구조뿐만아니라 기질과유사한 구조를도입하여 항체를제조한 결과??, ??우수한 기질특이성과 ??(K??m?? ??= 20 microM) ??우 수한활성을 가진촉매항체를 얻어냈다??(Yu et al., 1998). ??또한 다수촉매항체들의 구조??-??효소활성과의 상관관계연구는??, ??전이상태모방 정 도에따라 그효소활성 값이정해진다는 전이상태이론 ??(Stewart &Benkovic, 1995) ??에 적지않은 예외가있음을 확인했다??(Ulrich &Schultz, 1998). ??이러한실험결과는 차세대촉매항체의 제조를위해 오직전이상태 모방화합물을 항원으로사용하고 있 는단순한 전략에서탈피하여 기질의특이성과 기질과항체와의 접합안정성에 기인하는여러 인자를항원의 설계에서 고려해야만 한다??. ?

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?면역계의 다양성을나타낼 수있는 새로운 면역 방법들?? ?

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?기존의 면역법으로는 얻을수 있는 다양한 항체의 레퍼토리가 제한되어 있을 가능성이있다??. ??촉매항체가 원래의 항체의 기능과는 판이하게 다른기능을 수행하고있으므로??,  ??정상적인 면역체계에서는 이런기능을 가진 효소의 발현을 억제하는 기능을 가질 수도있기 때문이다??. ??따라서 면역시스템이 가진 방대한 다양성을 적절히 표출시키는 여러가지 새로운 면역법들이 등장하였다??. ??

첫번째로 시험관적면역법??(in vitroimmunization) ??으로??(Sthal et al.,1995, Suckling et al.,1993), ??독성이 강하거나 화학적으로 불안정한 항원의 면역법에 필요하며 항원을 운반단백질에 연결하지않고 면역반응하는 장점이 있다??. ??

두번째의방법으로는 자가면역질환에 잘 걸리는??SJL/J ??와 같은 생쥐??strain ??을 이용한 면역법이다??(Tawfik et al.,1995). ??이 방법으로얻은 항체중에는 효소활성이 높은항체가 다수 존재하는것으로 보고되었으며??, ??정상적인 면역체계에의한 면역법에의해 촉매항체가 제거될 수 있다는 가능성을 간법적으로 입증하고있다??. ??이 결과들은 자가면역 환자들에게서?? DNA ??또는단백질을 분해하는 자연적인 촉매항체가 다수 발견되는 연구결과와 연관 지을 수 있을 것이다??(Paul et al.,1989; Shuster, 1992). ??

또 다른 면역법으로 최근??Lerner ??교수팀에의해서 실행되고있는 활성면역법 ??(reactive immunization) ??을 들수있다??. (Wagner et al.,1995; Wirsching et al.,1995). ??활성면역법은 불안정한 기질을 직접 면역시킴으로서 전이상태의 모양을 직접 기질이 연출하여??, ??그에 대한 항체가 생성되어 반응을 촉진시킨다는 이론적배경을 가지고있다??. ??이 방법에 의한 촉매항체의 형성은 쉽게 설명할수 없지만??, ??좋은 효소활성과 넓은 기질특이성을 가진 촉매항체를 제조하였다??(Barbas et al.,1997). ??아마도 이 면역법에의한 항체는?? somatic mutation ??등이 수반된??affinity maturation ??에 의해서 제조되었다기 보다는??, ??기질에 특이하게 반응을 할 수 있는 작용기를 항원결합부위에 가지고 있는 항체들을??, affinity labelling ??방법으로 선택해낸 결과로 사려된다??. ??자연효소의 모방을위한 촉매항체의 제조법으로 자연효소에대한??anti-idiotype ??항체를 제조하여 효소의기능을 직접항체에 부여할 수 있는방법도 모색되었다??(Izadyar et al.,1993). ?
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?위의 여러가지 면역법들은 그 나름대로의 장점을 가지고있어서 상용화되어 있는 생체면역법과 병행하여 사용하면 두 개 이상의 항원을 인식할 수 있는 면역시스템을 구축할 수 있다??. ??이런관점에서 보면??, Massamune ??교수가 시도한 바 있는 다항원면역법??(heterologous immunization) ??이 주목된다 ??(Suga et al.,1994). ??이 방법은 한 가지의 분자로 완전한 모방이 어려운 전이상태의특징을 구조가 다른 두 전이상태 모방화합물로 제조하여 번갈아 생쥐에 주사하는 면역법이다??. ??이 면역법에서는 결국 구조가 다른 두 화합물을 동시에 인식할 수 있는 항체의 제조가 가능하다는 고무적인 결과를 보여주고있다??. Tachibana ??등은??(1993) ??두개의 항원을 각각 상용적 생체면역을 실시한 후 동시에 암세포와의 융합을 통하여 다중특이성 항체의 제조했다??. ?

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?최근의 촉매항체 연구의 기법 중에 기존의 활성을 가지고 있는??1 ??세대의 촉매항체에 새로운 작용기를 도입하여 그 효소적 기능을 향상시키는 연구가활발하다??. 1 ??세대촉매항체의 구조적 성질이 결정구조등에 의하여 결정되면??, ??활성부위에 존재하는 작용기를 알아낼수 있 다??. ??이런 작용기의기능을 향상시키거나 보존하기 위하여 새로운 작용기나 조효소의 도입??, ??항원 결합부위에 부가적인 활성반응기를 도입하여 효소활성을 갖도록 하는 연구의 예가 있다??(Shokat et al.,1989). ?

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?Benkovic ??등은 항체의활성을 증가시키기 위해 금속이온의 자리를 만들기 위한 분자생물학적 돌연변이를 시도했으나 그 효소활성의 증가는 미미했다 ??(Stweart &Benkovic, 1988). ??또한 활성분자를 항체의 일부에 직접 연결하여 항원 결합부위 근처에 위치시킴으로서 효소활성을 증가시키는 방법도 시도되었으나 효소활성의 극적인 증가는 없는 것으로 알려졌다 ??(Pollack &Schultz, 1989; Shokat et al., 1994). ??그러나 이런 선행연구는 진정한 전이상태의 모방을 위한 적극적인 모색이었기보다는??, ??소극적인 돌연변이에의한 항원접합 부위의 몇개의 아미노산을 교환하여 효소활성의 증가를 꾀하고있다??. ??효소활성을 높일 수있는 항체의구조변화는 활성부위의 몇 개의 아미노산의 교환에의해서 일어날 수도 있지만??, ??항체 전체의 포괄적인 아미노산의 교환에 의해서나타날 가능성이 더욱 크다??(Joyce, 1996). ??최근에 분자생물학에 도입된 새로운 돌연변이방법인 ??DNA suhffling ??법은 이런 목적에알맞는 방법으로 인정되고 있다??. ??특히 인공촉매의재료를 생물재료를 사용함으로서 제??2 ??제3 ??세대의 촉매를 생물학적 도구에 의하여 손 쉽게 얻어 낼 수 있으며??, ??따라서 증진된 효소활성을 가질수 있는 가능성을 증대시킬 수 있는 장점을 지닌 시스템이라 할 수 있다??. ?

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?3. ??전략 및 목표?? ?

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?우리나라의 바람직한 연구개발 방향과 연구개발에 대한 전략적 제언?? ?

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?21 ??세기 초에 완성될 인간게놈과제??(human genome project) ??에 의하여 새로운 수용체 또는 효소들이 등장할 것이며??, ??이들을 목표로한 치료제개발에 많은 연구가 진행될 것이다??. ??지금까지의 치료제는 주로 수용체나??, ??효소에 반응하는 기질들에 선택적으로 접합할 수 있는 물질들이 그 주류를 이루고 있다??. ??그러나??, ??기존치료제의 가장 큰 단점은 치료효과의 극대화를 위해서 목표 수용체나 효소의 양과 같은 양이상을 투입해야 하는 점이다??. ??최근에 개발된 항암제중 엔지오스터틴등이 혈관의 생성을 억제하는 좋은 항암치료제로 개발되었다??. ??또한 ??70 ?년대 항암제의 선두 치료제였던 인터루킨 등이 개발되었으나??, ??모두 다량의 치료제를 사용하여야만 그 약효가 나타나는 것으로 보고되고 있다??. ??더구나 필요 이상의 치료제를사용했을 때의 부작용??, ??많은 약을 생산할 수 있는 시스템 등이 해결되어 있지 않은 현 시점에서 새로운 개념의 치료제는 시대적인 요구이다??. ??그러므로 촉매작용이 있는 인공효소를 치료제로 사용할 수 있다면??, ??소량의 촉매만 가지고도 충분한 치료효과를 나타낼 수 있을것이며??, ??결과적으로 다량의치료제를 사용하여 파생되는 문제점들을 원초적으로 제거할 수 있다??. ??

이러한 관점에서 본다면 본 연구에서 목표로 하는촉매항체나 라이보자임은 수용체 또는효소를인식할 뿐만아니라그것의 일부를 변화시킬 수 있는이중기능을가지고있기 때문에 소량으로 치료효과를 나 타낼 수 있는 전혀 새로운 개념의 치료물질을 개발하는 결과를 가져올 수 있다??. ??이런 장점은 치료제의 과다투여에 의한 부작용을 없앨수있으며??, ??치료제의 다량생산 시스템 구축에드는 비용도 줄일 수 있다??. ??유용한 작용을 하는촉매항체의유전자를 직접 몸 안에 주입하는유전자치료법??(gene therapy) ??의 형태로도 임상에 적용할 수 있을 것이다??. ?
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?촉매항체의 또 하나의 응용은 생체 밖에서 찾을 수 있다??. ??어떤 단백질보다도 그 안정도가 강한항체는 유기화학실험실 에서 쓰이는 반응물에 넣어주어 특이적으로 반응을 촉진시키는 인공적인 촉매로써 산업으로의 응용이가능하다??. ??항체가 반응에 관련이되면??, ??항체의 거울면이 성질체를 구분할 수 있는 능력으로 인하여 하나의 거울면이 성질체를 다른 것으로부터 구분이 쉬워지게된다??. ??따라서 여러반응에 의하여 완성되는 합성과정이라도 한번만??, ??도중에 또는 마지막 반응으로 항체가 촉진하는 반응을 수행하면 라세믹화합물이 아닌 한 개의 거울면이성질체가 얻어 질수있다??. 1997년 말 ??Lerner ??교수팀에 의하여 생성된 항체가 ??aldol condensation ??을 촉진 시키는 최초의 상용화되는 촉매항체로 기록되었다??(Barbas et al., 1997). ??본 연구의 결과 제 ??2, ??제??3??의 촉매항체가 출현하게 되면??, ??많은 종류의 화학반응에서 이 들이 응용될 것이고??, ??보다 정밀한 화학반응의 조절이 가능해질 것으로 보여진다??. ??또한 이들 인공효소의 개발이 성공적으로 완성이 된다면??, ??그동안 전혀 생각해보지못한 화학반응에 대한 선택적인 촉매들이 만들어지게 되는 것이고??, ??이러한 결과는 전혀 새로운 정밀 유기 화학공업의 탄생을 촉진하는 결과가 될 것이다??. ?
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?촉매 항체라함은 결국 유기화학적으로 합성된 유기재료를 매우 큰 다양성을 가진 생물학적 라이브러리인 면역체계로 부터??, ??가장 좋은 접합력 또는 가장 좋은 활성을 지닌 하나의 분자??(??항체??)??를 선택해내는 과정에 의해 제조된 것이다??. ??또한 자연 촉매를 수동적으로 이용하는 연구와는 차원을 달리하여??, ??유기반응을 특이적으로 촉진하는 인공효소를 생물학적인 도구와 방법을 이용하여 직접 만들고 그 효소활성을 생물학적인 방법으로 개량하려는 능동적인 시도이다??. ??특히??, ??유기화학적인 도구로 사용되는 촉매를 그것과는 그 원칙을 달리하는 생물학의 도구를 사용하여 진화에 의한 촉매의 질을 향상시키는 노력은??, ??최근 학문간의 격차가 없어지고 다원칙 학문이 주류를 이룰??21 ??세기를 선도할 다학제간 학문의 백미로 꼽힐 수 있다??. ??결국 촉매항체는 이론 유기화학으로부터 전이상태의 모양을 파악하고 그 유사체를 합성할 수 있는 유기합성적인 배경과??, ??면역학??, ??효소학??, ??분자생물학??, ??단백질생화학 등 생물학전반에 결친 여러 배경을 총체적으로 다루는 생물학과 화학간의 다원칙 학문으로서 종합적인 성격을 띤 프로젝트에 의하여 추진되는 것이 바람직하며??, ??연구??Unit ??에의한 활발한연구가 진행될 수 있는 성격이 매우크다??. ?
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?선택적으로 반응을 촉진시킬 수있는 효소항체의 개발은 이제까지의 항체에 대한 강력한 접합을 하는 중화 분자로서의 일반적 개념을 탈피하고??, ??화학 반응을 일으키기 위한 인위적 재료로서 자연에 존재하는 생체 재료를 이용하려는 새로운 시도이다??. 1986??년 최초의 촉매항체가 보고된 이후??, ??새로운 촉매항체를 만들고 개량하는 시도는 이제까지 많은 연구결과를 도출했다??. ??그러나??, ??촉매항체의 제조를 위해 관련된 많은 학문의 발전에 의하여 촉매 항체의 개발 속도는매우 빨라질 것으로 생각된다??. ??마치 선진국의 경제적으로 풍족한 연구 ??Unit?에 의해서만 개발될 수 있는과제라는 일반적 인식을 탈피하여??, ??다 학제간 학문에 관심이 있는 젊은 생각을 가진 화학자 생물학자의 많은 분발이 있을 것으로기대한다??. ?

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?4. ??참고 문헌?? ?

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?  ??유재훈??/KIST??응용과학부?
?■ ??TEL:02-958-5157?
?■ ??FAX:02-958-5189·?
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?■ ??주소??:(136-130) ??서울시 성북구 하월곡동??39-1 ?
 

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