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[BRIC View 리뷰논문요약]

재료로의 응용을 위한 실크 단백질 공학

정두엽(포항공과대학교 화학공학과)

요약문

이 리뷰 논문에서는 응용 분야에 따라 맞춤형 기능을 부여하기 위한 분자 단계에서의 실크 단백질 공학 기술의 발전들을 다룬다. 천연 실크 소재는 우수한 생물학적(비독성, 생분해성 등) 및 물리·화학적(기계적 강도 등) 특성을 가지고 있다. 이러한 고유의 성질 외에도 최근에는 분자 공학을 바탕으로 실크 재료 내에 완전히 새로운 기능을 도입할 수 있게 되었다. 실크 단백질을 기능성 단백질 또는 다른 구조 단백질들과 유전공학적으로 융합할 수 있으며, DNA 와도 혼성체(hybrid)를 만들 수 있다. 합리적인 디자인을 통해 만들어진 혁신적인 재조합 실크 단백질은 의생명 및 기술적인 문제들을 해결하는 데에 사용될 것이다.

Key Words silk, protein engineering, secondary structure, mechanical property

본 자료는 Engineering of silk proteins for materials applications. Curr. Opin. Biotechnol. 60 , 213 220 ( 의 논문을 한글로 번역 , 요약한 자료입니다

목차

1. 서론

2. 분자 공학을 이용한 실크 단백질의 기능화

  2.1. 단일 아미노산의 치환

  2.2. 기능성 펩타이드를 도입하는 변형

  2.3. 다른 생체 고분자를 융합하는 변형

3. 개량된 실크 단백질의 재조합 생산에서의 현재 한계점

  3.1. 실크 단백질 서열 변형의 정도

  3.2. 대장균 재조합 발현 시스템

4. 기능화된 재조합 실크 단백질의 응용

5. 전망

1.서론

실크는 절지동물문 곤충강 거미강 다족강 등을 포함 에 속하는 동물들이 체외에서 사용하는섬유 단백질의 한 종류이다 이 중 누에와 거미가 가장 잘 알려진 실크 생산자들이며 실크 섬유는방어용 주거지 분산 dispersal; 동물이 다른 곳으로 이동하는 것을 의미함 )), 먹이 사냥 고치 생식reproduction) 에 사용될 수 있도록 수백 년간 다양하게 진화해왔다 양잠용 실크 나방인 Bombyxmori 의 누에고치 실크는 직물용으로 가장 널리 사용되고 있다 반면 거미의 실크는 상처 드레싱과봉합사와 같은 의료용 목적으로 종종 응용되어왔다 실크는 우수한 강도 신장성 extensibility), 강인성 toughness; 단위 부피 안에 얼마나 많은 기계적 에너지가 저장될 수 있는가를 표현한 물리량 을가진다 또한 인체에서 좋은 생체적합성 생분해성 비독성 낮은 면역 반응성을 보인다 이러한 장점들 덕분에 실크는 넓은 범위의 응용 가능성을 이미 보여주고 있다 특유의 계층적 구조 그림 1) 와섬유 형성 과정에서의 엄격한 구조 제어 덕분에 실크는 현재까지 어떠한 다른 자연 재료 또는 합성섬유 재료로도 이루지 못한 기계적 물성을 나타내고 있다 많은 생물 종으로부터 생산되는 실크의종류와 아미노산 서열이 다양하긴 하지만 이들로부터 공통적인 구조적 특징을 관찰할 수 있다.

그림1 . 거미 실크 단백질의 계층적 구조를 나타낸 모식도

...................(계속)

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