안녕하세요 여러분~ 젤라입니다!

일곱번째 콘텐츠로 찾아왔습니다~!

오늘의 주제는 바로 '비스포크 인공세포 소기관 개발' 입니다 ㅎㅎ

비스포크 인공세포 소기관은 살아있는 미생물 세포로 고부가 가치 의약품 소재의 고효율 생산에서부터

소재 맞춤형 저장까지 올인원 공정 가능이 가능하며,

데이터 과학과 컴퓨터 모델링을 접목한 합성생물학의 대표적 성공 사례입니다!

살아있는 미생물 세포의 디자인과 재설계를 통해 의약품, 헬스케어 소재 등

바이오·의약 분야에 널리 활용될 것으로 기대하고 있는데요~~!

기존 바이오 분야 연구는 어땠을까요?

기존에는 생명현상의 복잡성과 다양성에 의한 불확실성(비예측성),기술개발 소요 기간,

그에 따른 막대한 비용 등 취약점이 많았답니다.

그래서 '예측가능한 고성능 세포

시스템’을 디자인하고 제작할 수 있는 합성생물학 기술 개발이 필요했답니다!!

그래서 화학연-포스텍 공동연구팀이 연구에 착수했는데요. 이들은 분자 거동을 정밀 예측하는

컴퓨터 시뮬레이션 과정을 통해 맞춤형 인공 세포를 활용한 고부가 가치 의약품 소재 생산의 가능성을

제시하여, 실제 미생물 세포를 인공적으로 디자인하고 재설계했습니다!

그 결과, 인공 미생물 세포가 생산하는 바이오 의약품 소재 및 헬스케어 소재의

고집적 저장에 최적화된 ‘지질방울 소기관'을 성공적으로 개발했습니다!

다음은 지질방울 소기관 속 지용성 분자의 형태인

‘유연-웜형'과 ‘강성-막대형'을 나타낸 그림입니다.

연구팀의 메커니즘에 대해 알아보겠습니다.

이는 지용성 분자와 세포 내 지질방울 소기관과의 물리화학적 상호작용과 세포 내 움직임을

컴퓨터 기반 분자 시뮬레이션으로 계산하고

그 구조적 특성에 따르는 독특한 저장 메커니즘으로,

소수성 결합을 통해 ‘지질방울 소기관’ 표면과

1차적으로 상호작용하더라도, 지용성 분자의

형태적 다변성에 따라 지질방울 내부로 침투 여부가 결정될 수 있음을 세계 최초로 규명했습니다!!

(*소수성: 기름과의 친화력이 높은 성질)

또한 미생물 세포 내 지질방울 소기관 생성 기작을 인공적으로 리모델링했으며,

유연-웜형 분자용 소기관 내부 크기를 극대화하고, 강성-막대형 분자용 소기관

표면적을 극대화한 소기관을 각각 개발하여 맞춤형 인공 미생물 세포를 생산했습니다!

참고로 유연-웜형은 flexible-worm이라는것이고, 강성-막대형은 rigid-rod라는 것입니다!

마지막으로 지질방울 소기관 기술에 대해 알아보겠습니다.

지용성 분자는 정상 세포 내에 과잉 축적되면 세포막을 녹이는 독성을 유발하여 세포 생성과 성장을

저해하는데, 이 지용성 분자를 지질 방울 안에 저장시키면

세포 독성을 줄여 세포의 생존력을 높일 수 있게 됩니다!

이때, 인공세포 저장 능력을 30배 이상 향상시켜, 세포가 안전하게 살 수 있는 환경을 제공하는 것입니다~!

이상으로 일곱번째 콘텐츠인 '비스포크 인공세포 소기관 개발'을 마치겠습니다!

읽어주셔서 감사합니다 ㅎㅎ

12월에도 흥미로운 콘텐츠로 찾아오겠습니다~!

지금까지 케미러브 3기 젤라였습니다:)

화학에 대해 더 많이 알고싶거나, 자세한 내용이 궁금하신 분들은

한국화학연구원 홈페이지를 참고하세요!