GIST, 효율적 생체전자 시스템 설계 전략 제시

효소-전극 접합을 위한 혁신적 단백질 공학 접근법. [사진=GIST]

[이뉴스투데이 고선호 기자] 광주과학기술원(GIST)은 환경·에너지공학부 장인섭 교수 연구팀이 ‘효소-전극 시스템’ 설계 가이드라인과 효율 향상을 위한 최신 단백질 공학* 기술 도입법을 제시한 리뷰논문이 국제학술지 셀(Cell)의 자매지 ‘트렌드 인 바이오테크놀로지(Trends in Biotechnology)’에 게재됐다고 6일 밝혔다.

연구팀은 고체 결합성 펩타이드 방식, 효소 매개 펩타이드 결합 방식, 리간드 상호작용 활용 방법 등 다양한 효소-전극 계면 접합 기술을 비교 분석하고, 전자전달 메커니즘에 따라 효소-전극 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 최신 단백질 공학 기술 및 도입 방안을 제시했다.

또한 단백질 공학 기반 효소-전극 접합 기술을 효소와 전극의 계면에서 고정화에 작용하는 원리를 기반으로 △단백질-단백질 △단백질-리간드 △단백질-고체 물질간 상호작용의 큰 틀로 분류하고, 학계에서 현재까지 개발돼 주로 사용되는 효소 접합 방법을 비교했다.

특히, 최신 단백질 공학적 기법을 활용한 효소 접합을 통해 높은 효율의 효소-전극 시스템 설계 전략을 제시하여 향후 효소 기반 생체전자학 시스템의 개발과 활용을 위한 표준 매뉴얼이 될 것으로 기대된다.

장인섭 교수는 “이번 논문은 효소-전극 시스템에서 계면 전자전달 효율 향상에 중요한 기술인 효소 고정화 기술을 단백질 공학적 측면에서 심층적으로 다루어 효소 기반 바이오일렉트로닉스(Bioelectronics)의 설계 방향성을 제시했다”며 “향후 효소-전극 플랫폼을 더욱 발전시킨다면 바이오마커 또는 환경 유해 물질의 모니터링, 바이오 연료전지, 물질 생합성 등 다양한 분야에서 사용할 수 있는 실용적 기술이 될 것”이라고 설명했다.