새로운 실리콘 펩타이드 바이오고분자

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-02-11

합성 생체 모방 물질로부터 만들어진 고분자들은 생체적합성(biocompatible)이나 생분해성(biodegradable)을 지니고 있으며 생물학적인 기능 또한 지니고 있어 많은 관심을 받고 있다. Angewandte Chemie에 실린 논문에서, 프랑스의 연구자들은 실리콘 펩타이드 중합체(silicon-peptide copolymer)를 소개했다. 연구자들이 개발한 매우 간단한 합성 방법은 모든 종류의 펩타이드에 적용이 가능하며 선형, 혹은 가지형 고분자 사슬을 만들어낼 수 있었다. 실리콘은 고분자의 합성 구성 요소로 오랫동안 선택되어 왔는데, 그 이유는 이들이 의학 기기, 카테터(catheter), 이식물, 연한 조직의 교정 등과 같은 의학적 부분에서 오랫동안 이용되어 왔기 때문이다. 몽펠리에대(University of Montpellier)의 Ahmad Mehdi와 Gilles Subra 등으로 구성된 연구진은 펩타이드를 실리콘에 결합해 생물학적 구성요소로 이용했다. 이 합성 과정에 있어서 펩타이드들은 클로로디메틸실릴(chlorodimethylsilyl (–SiMe2Cl)) 그룹을 가지고 있었다. 물이 존재하는 하에서, 염화물이 OH그룹에 의해 실리콘 원자로부터 빠져나오게 된다. 다음으로, Si-OH 쌍들은 반응을 하게 되어 물을 쪼개 Si-O-Si를 만들어 펩타이드 빌딩블럭을 연결시키게 된다. 실리콘은 또한 실리옥산(siloxane)그룹에 의해 결합되기도 한다. 만약 펩타이드가 끝부분에 실리콘을 포함한 그룹을 지니고 있다면, 중합을 통해 실리옥산 그룹에 의해 연결된 펩타이드 다이머가 만들어진다. 펩타이드 리간드들의 다이머화(dimerization)는 결합 위치 부근에 부분적인 농도를 증가시키기 위해 약학 분야나 다양한 호르몬 등에서 널리 이용되고 있는 전략이다. 이 새로운 다이머화 기술은 일반적인 기술에 비해 보다 단순한데, 그 이유는 이들이 선택적이며 다른 어떤 펩타이드 곁사슬들과 반응하지 않기 때문이다. 만약 펩타이드가 활성화된 클로로실릴 그룹을 양쪽 끝부분에 지니고 있다면 중합 반응을 통해 길고 선형의 펩타이드 사슬이나 실리콘 유닛이 만들어진다. 연구자들은 또한 양쪽 끝에 라이신 그룹을 지닌 다양한 펩타이드를 조합해 여러 실험을 해 보았다. 이 아미노산은 두 개의 클로로실릴 그룹들이 서로 자신들의 끝부분에 결합할 수 있게 해 주었다. 이 경우 고분자 중합을 통해 실리콘을 모체로 펩타이드 곁사슬들이 자라난 빗(comb) 모양의 고분자가 만들어지게 된다. 단일단계 중합반응은 중성의 pH에서 물 속에서 이루어질 수 있으며 어떤 촉매나 반응액도 필요가 없다. 따라서, 이들은 산업적인 용도로 이용될 가능성이 매우 높다. 이론적으로 어떤 바람직한 펩타이드 염기서열도 이용될 수 있다. 빌딩 블록을 다양하게 이용하고 서로 다른 블록을 조합함으로써 다양한 다기능성 고분자가 만들어질 수 있다. 이 융합 고분자들의 잠재적인 이용은 약물 전달 시스템이나 유전자를 세포로 전달하는 분야, 항박테리아 필름, 조직 배양을 위한 바이오활성 스캐폴더의 제작 등 많은 부분에 영향을 줄 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 [Jebors, S., Ciccione, J., Al-Halifa, S., Nottelet, B., Enjalbal, C., M`Kadmi, C., Amblard, M., Mehdi, A., Martinez, J. and Subra, G. (2015), "A New Way to Silicone-Based Peptide Polymers." Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201411065]을 참고하기 바란다. http://phys.org/news/2015-02-silicon-peptide-biopolymers.html