카이스트 이진우 교수팀, 그래핀 기반 효소 합성 성공

알츠하이머병 조기 진단에 필요한 신경전달물질을 보다 효율적으로 검출할 수 있는 기술이 개발됐다

카이스트(KAIST)는 이진우(사진) 생명화학공학과 교수팀이 그래핀 기반으로 과산화효소 선택성과 활성을 모방한 ‘나노자임’(Nanozyme)을 합성하는데 성공했다고 23일 밝혔다. 효소는 우리 몸속 다양한 화학 반응에 촉매로 참여한다.

이 중 과산화수소와 반응해 푸른색을 띠는 과산화효소는 산화 과정에서 아세틸콜린을 포함해 과산화수소를 배출하는 다양한 물질을 시각적으로 확인할 수 있는 수단이다.

아세틸콜린은 알츠하이머병 조기 진단과 연관 있지만 효소의 안정성과 생산성이 낮고 비싸다.

효소를 모방하는 나노물질의 경우 활성 모방은 할 수 있으나, 원하지 않은 다른 부가적인 반응을 일으킬 수 있다.

연구팀은 과산화효소 활성만을 선택적으로 본뜨는 질소·붕소 동시 도핑 그래핀을 합성했다.

이 그래핀은 과산화수소 활성이 폭발적으로 증가하나, 다른 효소 활성은 거의 없어 과산화효소를 정확하게 따라 할 수 있다.

연구팀은 이를 계산화학을 통해 증명하고 새롭게 개발한 물질을 이용한 아세틸콜린 검출 역시 성공했다.

이 교수는 “효소 모방 물질은 오래되지 않은 분야이지만 기존 효소를 대체할 수 있다는 잠재성 때문에 주목받고있다”며 “이번 연구를 통해 효소의 높은 활성뿐 아니라 선택성까지 가질 수 있는 물질을 합성하는 기술을 확보한 것”이라고 말했다.

김문일 가천대 바이오나노학과 교수·곽상규 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학부 교수팀과 함께 한 연구 논문은 국제학술지 ‘ACS Nano’ 3월 25일 자에 실렸다.

대전=임정재 기자 [e-mail]