과학자들은 독성 화학물질을 대체할 수 있는 자연에서 효소를 발견했습니다.

포르투갈 해안에서 약 900마일 떨어진 대서양 중앙에는 9개의 주요 섬이 솟아 있습니다. 신록이 우거진 화산지대인 아조레스 군도는 풍부한 생물 다양성을 보유하고 있어 현장 연구 과학자인 말론 클라크(Marlon Clark)가 계속해서 더 많은 것을 찾고 있습니다. “정말 흥미로운 생물지리학이 세상에 나와 있습니다.”라고 Clark은 말합니다. "대륙 사이에는 실제로 분리가 있지만 식물과 씨앗, 동물은 섬 사이에 분산되어 있습니다."

어떤 기준으로 보아도 시각적 천국이지만 미시적 수준에서는 볼거리가 훨씬 더 많습니다. 아조레스 제도의 영양이 풍부한 화산암과 석호, 동굴 시스템, 온천으로 구성된 네트워크에는 고도와 온도가 각기 다른 다양한 미기후에서 발견되는 수많은 미생물이 서식하고 있습니다.

Clark은 런던에 본사를 둔 생명공학 회사인 Basecamp Research에서 일하고 있으며 그의 임무는 전 세계 생태계에서 샘플을 수집하는 것입니다. Basecamp는 토양, 물, 식물, 미생물 및 기타 유기체에서 DNA를 추출하여 지구 단백질에 대한 광범위한 데이터베이스를 구축하고 있습니다. DNA 자체는 단백질이 아니지만 DNA에 저장된 정보는 단백질을 생성하는 데 사용되므로 DNA를 추출하고 서열을 분석하고 주석을 달면 고유한 단백질 서열을 발견할 수 있습니다.

대서양 한가운데와 그 너머에서 찾은 정보를 사용하여 Basecamp의 세부 데이터베이스는 지속적으로 증가하고 있습니다. 출력은 독성 화학물질로 인한 피해를 제거하고 이러한 화학물질에 대한 대안을 찾는 데 필수적일 수 있습니다.

단백질은 모든 살아있는 유기체의 구조와 기능을 제공합니다. 이러한 기능성 단백질 중 일부는 말 그대로 일이 일어나도록 하는 효소입니다.

“산업 화학은 오염이 심하며, 특히 의약품 개발에서 수행되는 화학은 더욱 그렇습니다. 생촉매는 더욱 복잡한 약물을 만들고 지속 가능성을 높여 기존 화학의 오염과 독성을 줄이는 이점을 제공합니다.”라고 Basecamp의 파트너십 책임자인 Ahir Pushpanath는 말합니다.

Basecamp의 파트너십 책임자인 Ahir Pushpanath는 "효소는 완벽하게 진화된 촉매제입니다."라고 말합니다. "효소는 본질적으로 폴리머일 뿐이고 폴리머는 자연의 구성 요소인 아미노산으로 구성됩니다." 그는 레고처럼 생각해볼 것을 제안합니다. 레고 조각을 잔뜩 가지고 이를 사용하여 기능을 수행하는 구조를 만든다면 “그것이 기본적으로 효소가 작동하는 방식입니다. 자연에서 이러한 기념물은 생명의 화학적 작용을 수행하도록 진화되었습니다. 효소가 없었다면 우리는 살아있지 않았을 것입니다.”

우리 몸에서 효소는 시력에서부터 음식 소화, 근육 재생에 이르기까지 모든 것을 촉매하며, 이러한 동일한 유형의 효소가 제약, 농화학 및 정밀 화학 산업에 필요합니다. 그러나 산업 환경은 우리 몸 내부의 환경과 다릅니다. 따라서 과학자들이 특정 제품이나 물질을 생성하기 위해 특정 화학 반응이 필요할 때 일반적으로 석유와 중금속을 사용하여 실험실에서 자체 촉매를 만듭니다.

이러한 석유화학제품은 효과적이고 비용 효율적이지만 낭비적이고 종종 위험합니다. 지속 가능성과 장기적인 공중 보건에 대한 우려가 커지면서 독성 화학 물질에 대한 대체 솔루션을 찾는 것이 필수적입니다. Pushpanath는 “산업 화학은 오염이 심하며, 특히 의약품 개발에 사용되는 화학은 더욱 그렇습니다.”라고 말합니다.

Basecamp는 실험실에서 만든 촉매를 야생에서 발견되는 효소로 대체하려고 노력하고 있습니다. 이 개념을 생체촉매라고 하며, 이론적으로 과학자들이 해야 할 일은 각자의 특정 요구에 맞는 효소를 찾는 것뿐입니다. 그러나 역사적으로 연구자들은 석유화학물질을 대체할 효소를 찾는데 어려움을 겪었습니다. 적합한 일치 항목을 식별할 수 없으면 실험실에서 Pushpanath가 설명하는 "장기간, 반복적, 자원 집약적, 방향성 진화"를 통해 단백질을 산업적 적응으로 유도합니다. 그러나 최근의 과학적 발전으로 이러한 발견은 자연에서 가능해졌습니다.

탐험을 떠나는 Clark과 동료이든, 샘플을 수집하고 처리하는 현지 현장 파트너이든, 각 컬렉션에서 배울 수 있는 것이 많습니다. “미생물 게놈에는 유기체를 정의하는 완전한 정보 세트가 포함되어 있습니다. 문자가 복잡하지만 소화 가능한 지식을 포함하는 단어, 문장, 페이지 및 책을 구성할 수 있는 코드인 것과 같습니다.”라고 Clark은 말합니다. 그는 환경 샘플을 수천 종, 계통 및 서열 변형으로 가득 찬 생물학적 라이브러리로 생각합니다. "이 샘플에서 유전 정보를 수집하는 것이 우리의 임무입니다."