[화학논문리뷰] Single electron transfer-based peptide/protein bioconjugations driven by biocompatible energy input

1. 시작

오늘 소개할 논문은 Nature Communication에 발표된 Aiwen Lei의 "Single electron transfer-based peptide/protein bioconjugations driven by biocompatible energy input"입니다.

 

 

2. 저자 소개

Aiwen Lei는 요즘 전기화학으로 다양한 업적을 쏟아내고 있는 분이지요. SIOC에서 박사과정을 마쳤으며 펜실베이니아 주립대학과 스탠퍼드에서 박사 후 과정을 지냈고 현재 우한대학교에서 교수직을 맡고 계십니다.

 

 

3. 논문 소개

이 논문은 리뷰 형식으로 아미노산이 단일 전자전달(single electron transfer) 메커니즘에 의해 다양하게 기능화되는 예시들을 보여주고 있습니다. 특별히 광반응과 전기화학반응에서의 예들을 구체적으로 살펴보고 있는 리뷰입니다. 최근 약 5년간 전기화학이 많은 연구자들에게 뜨거운 관심을 받고 있는 것은 사실입니다. 하지만 그 이전에는 광반응이 주로 대세를 이루었었지요. 그래서 논문에서도 대부분의 내용이 광반응을 이용한 아미노산 기능화를 보여주고 있습니다. 광반응으로는 트립토판(Trp), 타이로신(Try), 히스티딘(His), 씨스테인(Cys), 세린(Ser)이 기능화되었습니다. 반면 전기화학반응으로는 최근에 Lei가 발표한 타이로신 기능화와 2019년에 ChemRxiv에 소개된 Kanai의 트립토판 기능화가 있습니다. 저자는 아래와 같이 위의 내용을 한눈에 보기 쉽게 잘 설명해 주었지요.

 

 

여기서 궁금할 점은 왜 이렇게 아미노산, 크게 보자면 펩타이드 또는 단백질을 기능화해야 하며 광반응 또는 전기반응을 이용한 단일 전자전달에 의한 반응이 왜 중요한가 라는 것입니다. 우선 아미노산은 우리의 몸을 구성하는 단백질의 기본 구성단위입니다. 또한 펩타이드는 다양한 약물 합성 또는 labelling에 이용되기 때문에 의학 및 화학계의 모든 연구자들이 많은 관심을 보이고 있지요. 그런데 여기서 중요한 요소가 한 가지 있습니다. 바로 위치선택성(site-selectivity)이라는 것입니다. 원하는 곳만 선택적으로 기능화를 시켜야 원하는 약물의 효능이나 labelling의 효과를 볼 수 있기 때문입니다. 기존의 화학적 합성 방법에서는 이러한 선택성을 촉매와 가열을 통해 얻을 수 있었습니다. 하지만 광반응과 전기반응에서는 실온의 아주 온화한 조건에서도 선택적으로 펩타이드를 기능화시킨다는 굉장한 장점이 있지요.

 

끝으로 저자는 이 분야의 화학에서 몇 가지 나아가야 할 방향을 크게 세 가지를 제시합니다. 첫째로 더 다양하고 복잡한 펩타이드와 단백질의 기능화가 개발되어야 하며 둘째로 기존의 방향족 그룹(aromatic group)을 포함한 아미노산의 기능화를 넘어 알킬 그룹(alkyl group)을 가진 아미노산 기능화가 필요함을 이야기하였습니다. 그리고 마지막으로 깊이 있는 메커니즘 연구가 수반되어야 한다고 말했습니다.

 

4. 끝

광반응과 전기반응을 이용한 아미노산 기능화에 대해 살펴보았습니다. 특별히 전기화학은 미래에 전도유망한 학문 분야입니다. 저도 전기화학을 참... 좋아하지 않았지만 4차 산업혁명 시대 아니겠습니까. 발맞춰 나가야지요.

 

 

 

본문의 내용은 다음 링크에서 확인하실 수 있습니다. 

https://doi.org/10.1038/s42004-020-00413-x

 

이상 화학 발전소였습니다.

 

 

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