연구진은 Nature지에 발표된 연구에 따르면 효소를 모방하는 무작위 이종 중합체(RHP)를 개발하여 단백질과 유사한 기능을 가진 합성 물질에 대한 새로운 접근 방식을 제시했습니다. 약 1,300개의 금속 단백질의 활성 부위에서 영감을 얻은 연구팀은 원팟 합성법을 사용하여 이러한 RHP를 설계했습니다.

연구진은 단백질에서 발견되는 기능성 잔기와 동등한 역할을 하는 특정 단량체를 중합체에 도입했습니다. 분절 소수성과 같이 이러한 핵심 단량체를 포함하는 분절의 화학적 특성을 통계적으로 조정함으로써 연구팀은 유사 활성 부위를 만들었습니다. 이러한 부위는 핵심 단량체에 단백질에서 발견되는 것과 유사한 미세 환경을 제공하여 효소와 유사한 기능을 수행할 수 있도록 합니다.

연구 저자들은 "우리는 단백질과 다른 골격 화학 구조를 가진 중합체의 경우, 분절 수준에서 곁사슬의 공간적 및 시간적 투영을 프로그래밍하는 것이 단백질 행동을 복제하는 데 효과적일 수 있다고 제안합니다."라고 밝혔습니다. 또한 중합체 사슬의 회전 자유도가 단량체 서열 특이성의 한계를 극복하는 데 도움이 되어 전체 중합체 앙상블에서 일관된 행동을 유도한다고 언급했습니다.

이번 개발은 단백질 기능을 합성적으로 복제하는 데 있어 오랜 과제를 해결합니다. 이전의 노력은 단백질의 1차, 2차 및 3차 구조를 모방하는 데 중점을 두었지만, 단백질 기능에 중요한 화학적, 구조적 및 동적 이질성을 달성하는 것은 여전히 어려웠습니다. 이 새로운 접근 방식은 분절 수준에서 곁사슬의 공간적 및 시간적 배열을 프로그래밍하는 데 중점을 두어 합성 중합체에서 단백질과 유사한 행동을 달성하기 위한 다른 전략을 제시합니다.

이 연구의 의미는 촉매, 약물 전달 및 재료 과학을 포함한 다양한 분야로 확장됩니다. 효소 모방체는 산업 공정에서 천연 효소를 대체하여 더 큰 안정성과 조절 가능성을 제공할 수 있습니다. 약물 전달에서 이러한 중합체는 특정 세포 또는 조직을 표적으로 삼아 제어된 방식으로 약물을 방출하도록 설계될 수 있습니다. 또한 단백질과 유사한 기능을 가진 재료를 만들 수 있는 능력은 새로운 유형의 센서, 액추에이터 및 기타 고급 재료의 개발로 이어질 수 있습니다.

연구진은 이 접근 방식이 향상된 기능과 다재다능성을 갖춘 차세대 생체 모방 재료의 길을 열 수 있다고 믿습니다. 향후 연구는 이러한 RHP의 설계를 최적화하고 다양한 분야에서의 잠재적 응용 분야를 탐색하는 데 중점을 둘 것입니다. 연구팀은 또한 AI와 머신 러닝을 사용하여 설계 프로세스를 더욱 개선하고 이러한 복잡한 중합체의 행동을 예측할 계획입니다.