연구진은 효소의 기능을 모방하는 합성 랜덤 헤테로폴리머(RHP)를 개발하여 생체 모방 물질을 만드는 새로운 접근 방식을 제시했습니다. Nature에 발표된 이 연구 결과는 단일 용기 반응에서 합성된 이러한 RHP가 분절 수준에서 곁사슬을 전략적으로 배치하여 단백질 행동을 복제할 수 있는 방법을 자세히 설명합니다.

약 1,300개의 금속단백질 활성 부위 분석을 바탕으로 팀은 RHP가 효소 모방체로 기능하도록 설계했습니다. 그들은 단백질에서 발견되는 기능성 잔기의 등가물로 특정 단량체를 도입하고 분절 소수성을 포함하여 이러한 핵심 단량체를 포함하는 분절의 화학적 특성을 통계적으로 조절했습니다. 이 과정을 통해 RHP 내부에 유사 활성 부위가 형성되어 핵심 단량체에 단백질에서 발견되는 것과 유사한 미세 환경을 제공했습니다.

연구진은 "단백질과 다른 골격 화학을 가진 폴리머의 경우, 분절 수준에서 곁사슬의 공간적 및 시간적 투영을 프로그래밍하는 것이 단백질 행동을 복제하는 데 효과적일 수 있다고 제안합니다."라고 밝혔습니다. 그들은 또한 폴리머 사슬의 회전 자유도가 단량체 서열 특이성의 한계를 극복하는 데 도움이 되어 RHP 앙상블 전체에서 균일한 행동을 유도한다고 언급했습니다.

이러한 효소 모방체의 개발은 촉매 작용, 약물 전달 및 재료 과학을 포함한 다양한 분야에 중요한 영향을 미칩니다. 천연 효소와 유사한 기능을 수행할 수 있는 합성 폴리머를 만들어 과학자들은 산업 공정을 위한 새로운 촉매를 설계하고, 표적 약물 전달 시스템을 개발하고, 향상된 특성을 가진 새로운 재료를 만들 수 있습니다.

랜덤 헤테로폴리머를 사용하여 효소 기능을 모방하는 개념은 단백질의 기능이 복잡한 3차원 구조와 활성 부위 내의 아미노산 잔기의 특정 배열에서 비롯된다는 이해에 뿌리를 두고 있습니다. 단백질의 정확한 구조를 합성적으로 복제하는 것은 어려운 것으로 입증되었지만, 이 연구는 폴리머 분절의 화학적 특성을 신중하게 제어함으로써 유사한 기능을 달성할 수 있음을 보여줍니다.

연구진은 이 접근 방식이 효소와 유사한 활성을 가진 생체 모방 물질을 만드는 데 더 쉬운 경로를 제공한다고 믿습니다. 단량체 서열에 대한 정확한 제어가 필요한 기존 방법과 달리, RHP의 단일 용기 합성을 통해 다양한 화학적 특성을 가진 다양한 폴리머 라이브러리를 만들 수 있습니다. 이 조합론적 접근 방식은 맞춤형 기능을 가진 새로운 효소 모방체의 발견을 가속화할 수 있습니다.

이 연구의 다음 단계는 촉매 활성 및 선택성을 향상시키기 위해 RHP 설계를 더욱 최적화하는 것입니다. 연구팀은 또한 생체 감지 및 환경 정화와 같은 분야에서 이러한 물질의 잠재력을 탐구할 계획입니다. 효소의 기능을 모방하는 합성 폴리머를 만드는 능력은 의학에서 제조에 이르기까지 다양한 분야의 과제를 해결할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다.