효소 합성, 유전자 변형 유기체를 이용한 생합성과 같은 대안적인 접근법에 대하여

1,000개 이상의 설탕 단위를 가진 탄수화물의 조립은 신중한 계획과 실행을 필요로 하는 복잡한 작업입니다. 이를 달성하기 위한 한 가지 접근법은 탄수화물이 고체 지지대 위에 한 번에 하나의 설탕 단위로 축적되는 자동 고체상 합성을 사용하는 것입니다. 이 접근법에서 링커 분자는 탄수화물 사슬의 조립을 위한 출발점 역할을 하는 고체 지지체에 부착됩니다. 그런 다음 첫 번째 설탕 단위를 링커에 부착하고, 이어서 자동 합성 장비를 사용하여 후속 설탕 단위를 추가합니다.

이 과정에는 원치 않는 반응을 방지하면서 각 설탕 단위를 선택적으로 첨가할 수 있는 특수 시약 및 보호 그룹의 사용이 포함됩니다. 탄수화물 사슬의 원하는 길이에 도달하면 최종 생성물은 고형 지지체로부터 분리되고 불순물을 제거하기 위해 정제됩니다. 하지만, 1,000개 이상의 당 단위를 가진 탄수화물의 합성은 분자의 길이와 복잡성, 그리고 부작용과 불순물의 가능성 때문에 여전히 어려울 수 있습니다. 또한 합성 과정은 시간과 비용이 많이 들 수 있습니다. 따라서, 효소 합성이나 유전자 변형 유기체를 이용한 생합성과 같은 대안적인 접근법이 또한 큰 탄수화물을 생산하기 위해 사용될 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 잠재적으로 고상 합성에 비해 더 높은 수율과 더 적은 부작용을 제공할 수 있습니다. 그러나 원하는 제품을 얻기 위해서는 상당한 최적화와 테스트가 필요할 수 있습니다.

 

 

효소합성이란?

효소 합성은 특정 화학 결합의 형성을 선택적으로 촉진할 수 있는 생물학적 촉매인 효소의 사용을 포함합니다. 이 접근법에서 글리코실 전이효소와 같은 효소는 성장하는 탄수화물 사슬에 설탕 단위를 추가하는 것을 촉매하는 데 사용됩니다. 이 과정은 모든 필요한 효소와 기질이 함께 첨가되는 원 포트 반응 또는 각 설탕 단위가 순차적으로 첨가되는 단계적인 방식으로 수행될 수 있습니다. 유전자 변형 유기체를 이용한 생합성은 큰 탄수화물을 생산하도록 조작된 살아있는 세포의 사용을 포함합니다. 이 접근법은 화학적 또는 효소적 방법을 사용하여 합성하기 어려울 수 있는 복합 탄수화물 생산에 특히 유용할 수 있습니다. 예를 들어, 크산토모나스 캄페스트리스 박테리아는 식품 산업에서 농축제로 사용되는 복합 탄수화물인 크산탄 껌을 생산하도록 유전적으로 변형되었습니다. 사용된 접근 방식과 상관없이, 대형 탄수화물의 생산은 최종 제품이 순도, 크기 및 기능 측면에서 원하는 사양을 충족하도록 신중한 최적화 및 특성화를 필요로 합니다. 질량 분석, 핵자기 공명 분광법 및 고성능 액체 크로마토그래피와 같은 분석 기술을 사용하면 큰 탄수화물을 특성화하고 불순물 또는 결함을 식별하는 데 특히 유용할 수 있습니다.