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NEW 김은하 교수팀, 세포 고정밀 표지가능한 생물직교화학기술 개발
- 2025-06-30
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아주대 김은하 교수 공동 연구팀이 새롭고 정교한 테트라진 화학 기술을 설계·개발하는 데 성공했다. 이에 앞으로 생명 현상의 모니터링과 혁신 신약 개발의 원천기술로 활용될 수 있을 전망이다.
김은하 교수(첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과, 사진)는 강원대 박종민 교수(화학과)·한국과학기술연구원(KIST) 이상희 박사 연구팀과 함께 생명체 내 단백질 및 세포 소기관을 고정밀도로 표지할 수 있는 차세대 생물직교화학(bioorthogonal click chemistry) 기술을 개발했다.
해당 연구는 ‘살아있는 세포에서 고도로 선택적인 테트라진 결찰을 위한 프로테옴-테트라진 반응성에 대한 조사(Investigation of Proteome-Tetrazine Reactivity for a Highly Selective Tetrazine Ligation in Live Cells)’라는 제목으로 화학 분야 학술지 <ACS Central Science> 6월호 표지논문으로 선정됐다.
‘생물직교화학’은 생물학적 환경 내에서도 생체 반응을 방해하지 않고 선별적이고 빠르게 반응이 일어나는 클릭화학 반응으로, 광범위한 생명과학 연구에 활용되어 왔다. 특히 테트라진(Tetrazine) 화학은 트랜스사이클로옥틴(trans-cyclooctene, TCO)과의 반응을 통해 가장 빠른 속도를 보이는 생물직교화학으로 세포 생리 연구와 신약 개발에서 핵심 기술로 사용되고 있다.
연구팀은 이번 연구를 통해 테트라진 화학이 세포 내 단백질과는 반응하지 않는다는 기존의 통념을 뒤집고, 특정 조건 하에서 테트라진이 원하지 않는 단백질 반응을 유발할 수 있다는 사실을 규명했다.
이를 바탕으로 공동 연구팀은 기존 반응의 비선택성을 극복한 새로운 정교한 테트라진 화학 기술을 설계·개발했고, 이를 기반으로 세포 내 다양한 단백질 및 소기관의 정밀 관찰 및 표지, 동물 모델에서의 세포 염색까지 가능함을 입증해냈다.
이번 성과는 생명체 내에서 원하는 분자 간의 반응만을 선택적으로 유도할 수 있는 고정밀 생화학 반응 플랫폼의 실현 가능성을 보여준 사례다. 앞으로 후속 연구를 통해 정확하고 심층적인 생명현상 분석, 항체-약물 접합체(ADC) 및 정밀 의료용 이미징 기술 등으로의 활용이 기대된다.
김은하 교수는 “이번에 밝혀낸 테트라진의 생체분자와의 반응성은 생명현상의 모니터링 뿐만 아니라 항체-약물접합체와 같은 혁신신약 개발의 원천기술로도 활용할 수 있다는 데에 큰 의의가 있다”라고 설명했다.
이번 연구는 ▲한국연구재단의 중견연구사업, G-램프(LAMP)사업, 4단계 BK21 사업▲삼성전자 미래기술육성사업 ▲경기도 지역협력연구센터사업 ▲KUCRF-보스턴코리아 공동연구개발사업 ▲한국과학기술연구원(KIST) 기관고유사업의 지원을 받아 수행됐다.