서울대 공대 서상우 교수 팀, ‘탄소 중립’을 가능하게하는 미생물 기반 단백질 고품질 생산 시스템 개발 : 대안 뉴스, 우리들 뉴스 #http : //www.urinews.org

▲ 서울 대학교 공과 대학 화학 생물 공학과 서상우 교수 연구팀 (사진 : 서울 대학교 공과 대학 제공) © 우리들 뉴스 박상진 기자

서울 대학교 공과 대학 (학장 차국헌)은 바이오 의약품에서 산업용 효소 생산에 이르기까지 바이오 리파이너리의 효율성을 획기적으로 향상시키기 위해 적용 할 수있는 고품질 미생물 단백질 생산을위한 유전자 발현 시스템 설계를위한 원천 기술을 개발했습니다. 탄소 중립 생물 정제에. 5 일 공개됐다.

재조합 단백질은 인슐린과 같은 바이오 의약품에서 세탁 세제와 같은 산업용 단백질에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 단백질은 길이와 구조가 완벽 할 때만 기능을 수행 할 수 있기 때문에 미생물에서 합성 된 재조합 단백질은 여러 단계의 정제 과정을 거쳐 사용됩니다. 지금까지 생산 공정의 수율을 높이는 방법으로 표적 단백질의 발현 수준을 높이거나 세포 내 부족한 아미노산을 보충하기위한 균주 개선 기술이 개발되었습니다.

그러나 ‘전사’와 ‘번역’이 동시에 일어나는 미생물의 유전자 발현 체계에서는 전사 과정에서 문제가 발생하면 불완전한 단백질을 합성하는 그대로 번역된다. 공학적으로 발현 수준이 증가하면 손상된 템플릿 (mRNA)에서 합성 된 불완전한 단백질의 양도 증가합니다.

서상우 교수 팀이 새로 개발 한 단백질 품질 관리 시스템 (ProQC)은 기존 발현 시스템을 이해하고 새로 발견 된 생물학적 성분을 재 설계하여 온전한 mRNA만을 주형으로 사용할 수있는 고품질 단백질 생산 시스템입니다. . 진핵 세포에서 번역은 전사 된 mRNA에서 시작되며,이를 모방함으로써 트리거 RNA는 개선 된 형태의 trans-activating RNA로 발현되어 3 ‘말단이 미생물에서도 번역 시작을 조절합니다. 적절한 결합을 통해 RNA 구조를 풀면서 번역이 시작되고, 트리거 서열은 mRNA의 3 ‘끝에 cis 형태로 삽입되었습니다.

재 설계된 발현 시스템에서 전사 과정이 완료되면 3 ‘말단의 cis-trigger가 노출되고이 동일한 cis-trigger는 동일한 mRNA의 5’말단에서 구조 (번역 개시를 억제 함)를 방출합니다. 단백질 합성이 시작됩니다. 이때 mRNA는 5 ‘말단 서열의 일부와 3’말단 서열의 일부가 결합 된 원형이된다.

새로운 유전자 발현 시스템 인 ProQC 시스템을 다양한 단백질에 적용한 결과, 개발 된 DNA 카세트가있는 미생물은 전체 길이의 단백질을 150 ~ 250 % 더 합성하고, 불완전한 단백질이 더 많이 합성 될수록 개선 효과가 있습니다. 자연스러운 표현 체계. 더 명확하게 나타납니다.

연구진은 ProQC 시스템의 실용성을 확인하기 위해 다양한 대사 체의 생합성 경로에 도입하여 기존 시스템에 비해 ProQC 시스템을 적용한 미생물에서 대사 체의 생산성이 2 배 이상 증가하는 것을 확인했다. 표적 단백질의 발현 카세트가 변경되었습니다.

서상우 교수는“이번 연구에서 개발 한 유전자 발현 시스템은 미생물이 고품질의 단백질만을 선택적으로 합성 할 수있게 해주 며 기존의 재조합 단백질 생산 전략에 한 단계 더 추가 할 수있는 신기술이다. 이는 탄소 중립성을위한 바이오 화합물 및 산업용 효소를 포함한 재조합 단백질 생산 공정의 경제성과 효율성을 획기적으로 향상시킬 것입니다.”

연구 결과는 세계에서 가장 권위있는 과학 저널 인 ‘Nature Chemical Biology’에 2 월 5 일 온라인으로 게재됐다. 이번 연구 성과는 한국 연구 재단의 한국 바이오 의료 기술 개발 코리아 바이오 그랜드 챌린지 사업, C1 가스 정제 사업, 기초 실험실 지원 사업의 지원을 받아 수행되었다.

◇ 논문명 및 저자 정보
논문명 : 박테리아의 전체 길이 번역을 향상시키기위한 합성 단백질 품질 관리
출판물 : Nature Chemical Biology (2021)
DOI : 10.1038 / s41589-021-00736-3

제 1 저자 : 양진아 (서울 대학교 선임 연구원), 한용희 (서울 대학교 Ph.D.)
교신 저자 : 서상우 (서울 대학교 화학 생물 공학과)

(서울 = 뉴스 와이어)

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