식물시스템을 이용한 인간화 당단백질 생산의 한계 및 전망

    
동물과 식물의 당단백질에 존재하는 N-glycan의 생합성은 소포체와 골지체를 거쳐 이루어지게 되는데, 주로 골지체에 존재하는 당 전이효소의 차이에 의해 서로 다른 구조의 당단백질 당쇄구조가 만들어진다.

동물의 당단백질 당쇄구조에는 존재하지 않는 식물 특이 당은 α1,3-fucose, β1,2-xylose, β1,3-galactose, α1,4-fucose로 이러한 식물 특이 당쇄구조의 생합성을 억제하기 위해 glyco-engineering을 통한 식물 당단백질 당쇄구조의 인간화(humanization) 노력이 계속되고 있다. 이러한 동물과 식물 당단백질의 당쇄구조의 차이 때문에 식물에서 생산된 재조합 당단백질을 인체 내에 투여하면 알레르기 반응이나 단백질의 혈중 반감기가 급격하게 짧아지는 등의 부작용이 나타나게 된다.

따라서 발현되는 재조합 단백질을 소포체로 표적화하여 식물특이적인 당쇄구조가 없는 high mannose-type의 N-glycan을 생합성하거나, 식물 특이 당 전이효소 유전자의 발현을 억제하고, 인체 내 존재하는 당 전이효소 유전자를 식물체에 발현시켜 이러한 부작용들을 최소화하기 위한 연구들이 진행되고 있다.

인체와 유사한 형태로 식물 당단백질 당쇄구조를 변형시키기 위한 연구는 국내에서도 진행되고 있지만, 현재까지는 선진국과 비교하여 기술적인 격차가 있는 것으로 판단되고, 인간화 당단백질 생산을 위한 RNAi 기술, T-DNA 삽입 변이체 연구 및 당단백질 당쇄구조 분석기술 등은 앞으로의 연구를 통해 선진국과의 격차가 점점 줄어들 것으로 예상한다.

인간화 당단백질 생산의 최종단계인 시알산의 생합성은 선진국에서는 활발하게 연구되고 있는데 반해 국내에서는 아직 초기 단계에 머물러 있으므로 더욱 활발한 연구가 필요하다.

심준수  

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