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[과학 도서 요약] 효소 산업, 입고 바르는 효소, 세제에 효소가 들어가는 이유

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품목정보

품목정보

출간일 | 2018년 04월 23일
쪽수, 무게, 크기 | 216쪽 | 400g | 153*224*20mm
ISBN13 | 9791185788166
ISBN10 | 1185788166

관련분류

-국내도서 > 자연과학 > 생명과학 > 생명과학 일반

-국내도서 > 자연과학 > 생명과학 > 재미있는 생명이야기

책소개 책소개 보이기/감추기

생명의 불꽃 효소!
효소와 발효에 관한 독자들의 질문을 문답식으로 정리한 알기 쉬운 효소·발효 백과사전

효소는 눈에 보이지 않는 나노의 세상에서부터 지구라는 거대 생명체에 이르기까지 핵심적인 물질이다. 『효소로 이루어진 세상_신현재 박사가 들려주는 100가지 효소 이야기』(신현재 저, 값 15,000원)에는, 인체와 질병, 의약품, 화장품, 음식, 의류, 에너지 등 국내외 효소 산업에 걸쳐, 효소라는 창을 통해 바라본 ‘효소박사 신현재 교수의 효소 이야기’가 명쾌하게 펼쳐진다.
효소가 없다면 우리가 먹는 음식이 영양분으로 바뀌지 않고 우리는 아무런 에너지를 얻을 수 없다. 효소가 없는 세포는 죽음에 이르게 되기 때문에 효소는 생명의 불꽃이자 기초라고 부른다. 몸속에 있는 효소의 역할을 연구하면 암과 심혈관질환 등을 예방하고 치료할 수 있는 단서를 얻을 수 있다. 기존의 화학적 방법으로 만들기 힘든 의약품도 효소를 이용하면 간단하고 경제적으로 만들 수 있다. 곧 다가올 미래에 피 한 방울로 많은 병을 진단하는 바이오센서의 중심에도 효소기술이 존재한다. 최근에는 이렇게 중요한 효소를 반복 사용하기 위해 다양한 효소고정화 방법이 연구 개발되고 있다.

또한, 저자는 그동안 산업현장과 업계에서 관심의 초점이 되었던 효소와 발효, 발효액에 관한 논란에 종지부를 찍었다. 발효과정을 통해 생산된 제품에는 효소가 풍부한지, 과일·채소·산야초 등으로 담근 발효액을 효소라고 부를 수 있는지, 청·발효액·효소·엑기스는 같은 것인지, 발효액은 설탕물에 가까운지, 청과 발효액을 구분하는 설탕의 양은 어느 정도인지 등과 같이 독자들이 오랫동안 궁금해온 질문들에 대해 알기 쉽게 답변했다. ‘효소의 대중화’를 위해 생명·화학 관련 전문지식을 간명하게 설명한 것이 이 책의 장점이라 할 수 있다. 효소에 관심이 있는 모든 독자를 위해 이 책을 저술했다.

목차 목차 보이기/감추기

프롤로그
Q: 책 제목을 『효소로 이루어진 세상』이라고 지으셨는데, ‘효소가 없는 세상’은 어떤 모습일까요? _ 5

1부 발효액과 효소의 개념

1. 발효액과 효소

Q: 발효과정을 통해 생산된 제품에는 효소가 풍부하다고 봐도 되나요? _ 19
Q: 주변에서 구할 수 있는 과일과 채소, 산야초로 발효액을 담그면 그 발효액을 효소라고 부를 수 있나요? _ 21
Q: 청, 발효액, 효소, 엑기스는 같습니까? _ 22
Q: 그렇다면 발효액보다 효소가 몸에 더 도움이 될 것 같습니다. _ 24
Q: 발효액은 설탕으로 만들었기 때문에 설탕물에 가까운가요? _ 25
Q: 청과 발효액을 구분하는 설탕의 양은 어느 정도인가요? _ 26
Q: 발효액도 와인처럼 오랜 시간 숙성시키는 것이 좋을까요? _ 28
Q: 많은 분들이 발효액을 희석하여 음료로 마시고 있습니다. 이게 건강에 유익한가요? _ 30
Q: 발효액을 조미료로 사용하는 것이 좋은가요? _ 32
Q: 발효액은 원재료보다 체내 흡수력이 높다고 하는데, 무슨 의미인가요? _ 33
Q: 당뇨 초기 환자의 경우 발효액을 섭취해도 될까요? _ 34
Q: 발효액도 천연 비상약으로 사용이 가능할까요? _ 36
Q: 소화가 되지 않을 때 시중에서 파는 드링크 형태의 소화제를 먹는 게 좋은지 매실청, 발효액 혹은 곡류효소를 먹는 게 좋은지 알고 싶습니다. _ 39
Q: 발효액을 보관할 때 어떤 용기를 사용하는 것이 좋은가요? _ 40
Q: 발효액을 만들다보면 실패하는 경우가 있는데, 실패하지 않는 비결이 있을까요? _ 41
Q: 우리나라에서 생산되는 발효액의 품질기준은 있나요? _ 43

2. 효소의 개념

Q: 효소란 무엇인가요? _ 49
Q: 이 세상에는 수천 가지 효소가 존재한다고 알고 있습니다. 많은 사람들이 이렇게 다양한 효소의 이름과 기능을 안다는 것은 불가능에 가깝습니다. 효소의 이름과 기능을 좀 더 쉽게 분류할 수는 없나요? _ 50
Q: 효소의 함량은 어떻게 표시하나요? _ 53
Q: 효소의 역가(activity)란 무엇이고, 왜 역가가 중요한가요? _ 55
Q: 효소를 오래도록 안전하게 보관하거나 안정화시키는 방법은 없나요? _ 56
Q: 효소를 담가 먹는 것은 너무 좋지만 또 너무나 오랜 시간이 걸리니 모든 가정이 다 담가 먹기엔 어려움이 있을 것 같은데, 올바른 섭취법과 주의점이 있다면요? _ 58
Q: 효소의 변성과 효소저해제의 작용은 어떻게 다른가요? _ 59
Q: 우리 몸을 건강하게 유지하기 위해서는 몸속에 존재하는 효소의 활성을 항상 높게 유지해야 할까요? 신문에서 보면 효소의 작용을 막는 효소저해제라는 것도 있던데요. _ 61
Q: 주로 효소는 체온인 37℃에서 활성이 좋은 것으로 알고 있습니다. 그 이유가 무엇인지요? _ 62
Q: 치즈를 만드는 효소는 어린 양의 위에서 얻는다고 하던데, 우리가 사용하는 여러 가지 효소는 어디서 얻을 수 있나요? _ 64
Q: 먹는 효모와 효소는 어떻게 다른가요? _ 65
Q: 우리의 몸속에는 얼마나 많은 종류의 효소가 있나요? _ 66
Q: 우리 몸의 효소가 그렇게 중요하다면 효소를 채우는 일과 함께 우리 몸에 존재하는 효소를 잘 지키는 것도 중요하리라 생각합니다. 내 몸의 효소를 빼앗아 가는 ‘효소도둑’에는 어떤 것들이 있는지 궁금합니다. _ 67
Q: 우리 몸에 부족한 효소를 채우는 가장 쉬운 방법은 무엇인가요? _ 69
Q: 우리나라에서 인정하는 효소식품에는 어떤 것이 있나요? _ 70
Q: 우리나라 건강기능식품에 ‘효소식품’이 빠져 있는데, 그 이유는 효소가 인체에 효과가 없어서 그런 것은 아닌가요? _ 71
Q: 효소(기능)제품과 효소함유제품의 차이는 무엇인지요? _ 73
Q: 약과 건강기능식품의 차이는 무엇인가요? 병을 치료하기 위해 건강기능식품만 섭취해도 문제가 없는지요? _ 75

2부 먹고 치료하는 효소

1. 식생활 건강과 효소

Q: 효소와 식생활의 관계가 궁금합니다. _ 79
Q: 효소식품을 우리가 섭취했을 때 얻을 수 있는 유익은 정확히 어떤 것이 있나요? _ 81
Q: 매일 효소를 복용하는 사람과 효소를 복용하지 않는 사람 사이에 노화도의 차이가 있나요? _ 82
Q: 효소와 함께 섭취하면 유익한 것으로 과일과 채소, 미네랄, 비타민, 발효식품, 유산균 등이 거론됩니다. 이 중에서 특히 효소와 유산균을 함께 복용하면 좋다고 하는데, 왜 그런가요? _ 83
Q: 효소가 풍부한 음식이 발효음식과 채소, 과일 등이라고 알고 있습니다. 개인적으로 버섯을 좋아하는데 다른 채소에 비해 버섯에 효소가 풍부한지 궁금합니다. _ 84
Q: 발효음식과 신선한 채소나 과일 중에서 어느 쪽이 효소 함량이 더 높은가요? _ 85
Q: 먹어서 도움이 되는 효소 중에서 가장 중요한 효소는 무엇인가요? _ 86
Q: 음식을 통해 효소를 섭취하려고 하는데, 생식만 해야 하나요? _ 88
Q: 액상으로 제조된 효소와 분말로 만들어진 효소 중에서 어떤 효소가 흡수율이 좋은지, 우리 몸에 더 유익한지 알고 싶습니다. _ 90

2. 질병과 효소치료

Q: 병에 걸리면 다양한 증상이 나타납니다. 이 증상에 따라 병원을 찾아 적절한 처방을 받게 되는데요, 혹시 우리 몸의 효소 부족을 알 수 있는 자각 증상이 있을까요? _ 91
Q: 인체의 체온을 1℃만 올려도 면역이 30% 증가한다고 하는데 왜 그런가요? 효소와 관련이 있나요? _ 93
Q: 쾌변을 위해서 효소와 유산균을 같이 먹으면 좋은가요? _ 96
Q: 과일의 당분, 탄수화물의 당분, 설탕의 당분 등 많은 채소와 과일에도 당분이 있습니다. 설탕의 당분만이 장내 유해균의 먹이가 되어서 안 좋은 건가요? 아니면 모든 당분이 좋지 않은가요? 과일이나 채소 탄수화물에 들어 있는 당분은 설탕의 당분과 조직 자체가 다르지 않을까요? _ 98
Q: 설탕을 비롯한 탄수화물은 우리 몸에 꼭 필요한 물질입니다만 과다하게 섭취할 경우 혈당을 높이고 비만을 일으키는 부작용도 있습니다. 최근 설탕의 독성을 줄이는 효소가 발견되었다고 하는데, 좀 더 자세히 알고 싶습니다. _ 100
Q: 효소제품을 먹으면 소화기관인 장에서 효소의 역할을 하잖아요. 그런데 장에서 혈액 속으로도 흡수되나요? _ 102
Q: 효소는 소화과정에만 관여하고 몸속에 흡수되지 않는다는 말이 사실인가요? _ 103
Q: “분말효소는 위산에 파괴돼 장의 소화효소로 분해되어, 먹어서는 몸 안의 효소를 보충할 수 있는 방법은 없다”가 사실인가요? _ 104
Q: 췌장이 고장 나면 소화가 안 되고 효소가 더 필요한 이유는 무엇인지요? _ 105
Q: 쓸개즙은 효소인가요? _ 106
Q: 효소와 관련된 공부를 하다 보니 ‘위장 청소 5단계 프로그램’을 알게 되었는데, 이 프로그램에 대해서 알려주세요. _ 108
Q: 요즘 당뇨병의 확인을 위해 자신의 혈당을 집에서 측정하는 분들이 많은데, 이 혈당측정기에는 왜 효소가 필요한가요? _ 109
Q: 암환자들이 주로 효소를 많이 섭취하는데, 암환자의 경우 몸에 어떤 유익이 있는지 알려주세요. _ 112
Q: 효소제품을 고혈압 환자, 당뇨 환자, 임산부, 산후조리 중인 산모가 먹어도 되나요? _ 113
Q: 출산한 지 4주 지난 산모입니다. 아기에게 모유 수유를 하고 있는데 효소를 먹고 수유를 해도 괜찮을까요? _ 114
Q: 얼마 전부터 아내가 다이어트를 시작했는데, 신선한 과일과 생채소 등 식생활을 개선하고 꾸준히 적절한 운동을 하고 있습니다. 그런데 한 가지 보충해야 될 부분이 지방분해효소인 리파아제 복용이란 생각이 듭니다. _ 115
Q: 출산한 지 6개월이 지났는데 증가된 체중이 전혀 감소하지 않습니다. 몸에 부종 현상도 있는데 부기와 체중 감량에 도움이 될 만한 효소가 있나요? _ 116
Q: 잦은 흡연이나 음주자의 경우 효소가 더욱 필요한 이유는 무엇인지요? 이분들에게 추천하는 효소제품의 형태는 무엇인지 알려주세요. _ 117
Q: 항산화효소에는 어떤 것이 있나요? _ 118
Q: 세포 내 미토콘드리아가 많으면 항산화효소도 많아진다고 하는데, 어떤 원리인가요? _ 123
Q: 잇몸이 약해 치근이 드러남으로 이가 흔들리기도 하고, 또 감기가 한번 들면 기침이 오랫동안 계속됩니다. 이런 데는 어떤 효소들이 좋으며, 또 어떤 음식에 많이 들어 있는지요? 또, 관절염과 수족냉증과 몸 전체의 부종에는 어떤 효소와 음식이 좋을까요? _ 125
Q: 만성 류머티즘 관절염에 시달리고 있습니다. 약물 복용을 하면서 치료 중인데 같이 복용하면 좋은 효소가 있을까요? _ 127
Q: 장기간의 테니스로 인해 오른팔에 엘보가 진행 중입니다. 효소 복용이 증상 완화에 도움이 될까요? _ 129
Q: 젊어서부터 흰머리가 많이 납니다. 교수님 책에서는 티로시나아제(tyrosinase) 효소가 이에 효과가 있다고 했습니다. 이 효소는 어떤 식품에 많이 들어 있는지요? _ 130
Q: 인간의 평균수명이 늘어나면서 치매가 계속 증가하고 있습니다. 치매를 예방하기 위한 약을 개발하는 데 효소가 중요한 역할을 한다고 들었습니다. 좀 더 자세히 설명해주세요. _ 132
Q: 면역이 약해 피부 트러블이 자주 일어나는 편입니다. 상처가 생기면 잘 아물지 않는 편인데, 이럴 때는 어떤 효소를 먹으면 도움이 되는지 알려주세요. _ 134
Q: 주변에 5년간 꾸준히 효소를 섭취한 40대 중반의 여성이 있습니다. 5년 전에는 피부에 색소와 주름이 많고 피부가 매우 거친 편에 속했는데 효소를 섭취하고 나서 전체적으로 피부 상태가 많이 좋아졌다고 합니다. 그 이유를 알고 싶습니다. _ 135
Q: 피부미용에 관심이 많다 보니 주름 예방에 도움이 되는 효소가 무엇인지 궁금합니다. _ 136
Q: 평상시에 기관지가 약하고 기도에 문제가 있어 효소를 분말 형태로 섭취하지 못하고 물에 타 먹고 있습니다. 섭취 방법에 보면 씹어서 섭취하는 것을 권장하고 있는데 물에 타 먹으면 복용 효과가 저하되는지 궁금합니다. _ 138
Q: 주변에 통풍 환자가 종종 있는데, 효소를 먹으면 통풍 치료에 도움이 되는지 궁금합니다. _ 140
Q: 집에서 개와 고양이를 키우고 있습니다. 먹는 효소를 바닥에 흘렸는데 반려견이 먹어 버렸어요. 문제가 될까요? _ 142
Q: 신문이나 잡지를 보면 ‘효소영양학’ 혹은 ‘효소치료’라는 말이 나오는데 무슨 말인가요? _ 143
Q: 몸에 있는 독을 제거하는 해독 효소도 있나요? _ 145
Q: 최근 새로운 기능의 효소를 만들기 위해 유전자 가위가 사용된다고 합니다. 과연 우리는 유전가 가위를 얻어서 신이 돼가는 중일까요? _ 148

3. 유익한 효소 섭취 방법

Q: 효소를 뜨거운 물이나 얼음물에 타서 먹으면 효능·효과에 변화가 있나요? _ 150
Q: 효소를 섭취하기 위해서 채소즙이나 과일주스를 마시는 것은 좋은 방법인가요? _ 152
Q: 과식 후 소화 상태가 좋지 않아 곡물효소 3g을 섭취하였는데, 장에서 예민한 반응이 일어나 3일 동안 화장실을 수시로 다녀야 했습니다. 그 이유가 무엇일까요? _ 154
Q: 효소를 섭취할 때 주의해야 할 사항이 있나요? _ 155
Q: 공복에 효소를 복용해도 되는지요? _ 156
Q: 정상인이 복용해도 되는 곡물효소의 최대 복용량(1일과 1회 기준)은 얼마나 되는지, 그 근거는 무엇인지요? _ 157
Q: 효소도 비타민처럼 식탁 위에 상비해 두고 매일 섭취하는 게 좋은가요? _ 158
Q: 국내에 먹는 효소제품이 정말 많은데, 어떤 효소제품을 고르면 좋을까요? _ 159
Q: 효소를 구매한 지 2년이 지났는데 계속 방치하고 먹지 않았습니다. 효소의 유통기한은 언제까지인가요? _ 160
Q: 몸에 좋은 효소와 나쁜 효소를 구별하는 방법이 있는지 궁금하고 효소를 섭취했을 때 명현반응이 있는지 궁금합니다. _ 162
Q: 효소제품은 어떻게 섭취하는 것이 가장 현명한가요? 섭취 횟수와 시간 등은 어떻게 되는지요? _ 164
Q: 효소를 섭취할 때 같이 먹으면 좋지 않은 성분이 무엇인지 알려주세요. _ 165

4. 부작용과 효소

Q: 효소제품의 부작용은 없나요? _ 166
Q: 효소는 좋은 점만 있나요? 혹시 부작용은 없는지요? _ 168
Q: 고강도 효소가 소화기관의 밸런스를 깨뜨리는 부작용이 있다고 합니다. 즉 소화기관이 해야 할 일을 외부에서 주입한 효소가 해버려서 소화기관의 본질적 기능이 감소한다는 의미입니다. 게다가 계대배양을 통해 만들어진 종균으로 만든 곡류발효 효소제품은 인위적인 효소제품으로 부작용이 따른다고 합니다. _ 169

5. 기타

Q: 뱀이 허물을 벗는 데 어떤 효소가 작용하는지 궁금합니다. _ 171

3부 효소 산업

1. 입고 바르는 효소

Q: 산업적으로 쓰이는 효소에는 어떤 종류가 있으며, 적용가능 범위는 무엇인가요? _ 175
Q: 효소는 먹기만 하나요? _ 179
Q: 우리가 빨래할 때 사용하는 세제에는 왜 효소가 들어가나요? _ 180
Q: 우리나라에서 만든 세제효소가 있나요? 없다면 그 이유는 무엇인가요? _ 181
Q: 우리가 입는 옷과 효소가 밀접한 관계가 있다고 하던데, 사실인가요? _ 183
Q: 효소는 주로 먹는 식품과 세제에 적용하는 것으로 알고 있습니다. 화장품에도 적용하고 있는지 궁금하고 어떤 제품이 있는지, 부작용은 없는지 알고 싶습니다. _ 184
Q: 효소가 들어간 ‘효소화장품’은 일반 화장품과 어떻게 다른가요? _ 186
Q: 화장품에 사용되는 효소는 주로 동물성인가요, 식물성인가요? _ 187
Q: 효소의 종류가 많은데 화장품용으로 가장 널리 사용되는 것은 무엇인가요? _ 189
Q: 효소가 가진 다양한 강점들에도 불구하고 효소가 화장품에 널리 이용되지 못하는 이유는 뭔가요? _ 191
Q: 화장품용 효소의 부작용은 어떤 것이 있나요? _ 192
Q: 대표적인 화장품용 효소와 그 기능은 어떻게 되나요? _ 194
Q: 집에서 제조한 발효액에 효소가 들어 있다면, 이 발효액도 화장품으로 사용할 수 있나요? _ 195

2. 산업용·연구용 효소

Q: 산업 현장에서는 효소를 이용하여 다양한 제품을 만들 수 있다고 하는데 사실인가요? _ 196
Q: 요즘 환경문제를 해결하기 위해 다양한 방법이 사용되고 있습니다. 효소를 이용해서 환경을 정화할 수도 있나요? _ 197
Q: 효소의 주된 기능은 촉매와 분해로 알고 있습니다. 혹시 냄새의 제거에도 효소를 사용할 수 있는지 궁금합니다. _ 199
Q: 가죽 신발과 가방에 오염이 생겼을 때 쓸 수 있는 효소가 있나요? _ 201

3. 국내외 효소 기업

Q: 전 세계적으로 효소를 가장 많이 섭취하는 나라는 어디이며, 어떤 형태로 섭취하는지 궁금합니다. _ 202
Q: 우리나라에서 효소식품을 가장 많이 섭취하는 지역은 어디이며, 효소 특화 지역 및 산업단지가 형성되어 있는 지역이 있나요? _ 205
Q: 왜 우리나라에는 유명한 효소회사가 없는가요? _ 207

에필로그

Q: 효소와 관련된 연구를 정리하고 미래의 전망을 말씀해주세요. _ 208

찾아보기 / 약어 _ 211

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평점5점

효소와 발효에 대해서 자세하게 알려주셔서 매우 유익한 책이에요!!꼭 읽어보세요! 추천쾅!

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h****3 | 2018.10.24

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생명의 불꽃 효소!효소와 발효에 관한 독자들의 질문을 문답식으로 정리한 알기 쉬운 효소·발효 백과사전효소는 눈에 보이지 않는 나노의 세상에서부터 지구라는 거대 생명체에 이르기까지 핵심적인 물질이다. 『효소로 이루어진 세상_신현재 박사가 들려주는 100가지 효소...

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[과학 기사 요약]
효소는 매우 다양한 곳에서 활용되고 있다. 세제에는 프로티아제, 리파아제, 그리고 셀룰라제나 아밀라아제 등이 들어 있다. 이들 효소가 옷에 붙은 음식 잔여물, 때 등을 분해하여 제거해 준다.

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DNA는 대부분 생명체의 유전물질로서 복제되어 후손에게 전해진다. DNA는 전사과정을 통해 RNA가 되고, RNA 중 mRNA는 번역을 통해 단백질이 된다. 어릴 적 생물 수업 시간에 배운 이 분자생물학의 중심원리를 기억할 것이다. 즉 단백질은 유전자의 염기서열에 기반하여 20종류의 아미노산이 연결되어 만들어지는 것이다. 이렇게 만들어진 단백질은 효소(enzyme), 구조 단백질, 신호전달 단백질 등 세포 안과 밖에서 다양한 기능을 수행한다. 이들 중 효소와 단백질 공학을 통한 효소의 개량 과정에 대하여 살펴보자.

효소는 세포 내외에서 일어나는 반응에서 촉매 역할을 하는 단백질이다. 화학촉매와 비교하여 반응의 특이성과 선택성이 높고, 반응이 화학촉매반응과는 달리 상온 상압이나 체온과 같이 마일드한 조건에서 일어난다는 특징이 있다. 우리가 밥을 먹으면 침에 들어 있는 아밀라아제가 전분을 분해하여 소화되기 쉬운 형태로 바꾸어 준다. 궁극적으로 세포 내로 전달된 포도당은 수많은 대사반응들을 통하여 세포를 구성하는 핵산, 아미노산, 지방산 합성 및 에너지 생산에 사용되고, 이들이 중합되어 DNA, RNA, 단백질, 지방 등이 만들어진다. 이 모든 대사반응들을 효소들이 담당한다. 모든 생명체가 생명을 유지하기 위해서는 효소 반응이 필수적이다.

효소는 매우 다양한 곳에서 활용되고 있다. 질병을 치료하는 데 쓰이는 효소도 있고 일상생활과 산업활동에서도 널리 사용된다. 과식을 하여 소화가 안 될 때 먹는 소화제에는 단백질 분해효소인 프로티아제, 지방 분해효소인 리파아제, 그리고 탄수화물 분해효소인 셀룰라제와 아밀라아제 등이 들어 있다. 이 효소들이 음식물의 분해를 도와 소화를 촉진시켜 주는 것이다.

세탁기로 빨래를 할 때 때를 빼는 과정에서 빨래를 휘젓고 비벼주는 물리적인 작용과 계면활성 작용, 그리고 효소에 의한 때의 화학적 분해작용이 일어난다. 세탁기에 넣는 세제에도 프로티아제, 리파아제, 그리고 셀룰라제나 아밀라아제 등이 들어 있다. 이들 효소가 옷에 붙은 음식 잔여물, 때 등을 분해하여 제거해 주는 것이다. 그런데 이 효소들은 자연계에서 발견된 천연 효소들이 아니다. 때를 보다 더 효율적으로 제거하기 위하여 효소의 활성을 높이고 좀 더 높은 온도나 찬물과 같이 낮은 온도에서도 활성을 유지하게끔 개량한 것이다. 이렇게 단백질의 성능과 특성을 바꾸는 것이 단백질 공학이다. 아미노산으로 연결된 단백질들을 직접 변경할 수는 없고, 그 단백질을 만드는 유전자 DNA를 변형하여 개량 단백질을 만들게 된다. 이때, DNA 서열을 매우 다양하게 디자인하여 바꾸고 이들을 유전자 재조합 기술로 미생물에서 다양한 단백질 변이체들로 생산한 뒤 스크리닝하여 원하는 성능과 특성을 가진 단백질을 개발할 수 있는 것이다. 2018년 노벨화학상을 받은 프랜시스 아널드 교수가 개발한 유도진화기술은 DNA 셔플링 기법과 더불어 변화된 서열을 갖는 DNA 라이브러리 구축 과정을 빠르게 수행할 수 있게 해준다. 현재는 단백질 공학을 할 수 있는 다양한 방법들이 개발되었으며, 모든 것을 실험으로 다 하지 않고도 컴퓨터로 시뮬레이션과 인공지능을 이용하여 단백질을 개량하는 전략도 제시할 수 있게 되었다.

DNA를 복제하는 효소인 DNA 중합효소도 단백질 공학으로 엄청나게 개량되어 DNA를 증폭하는 중합효소연쇄반응에 쓰이고 있으며, 특정 DNA 서열을 절단하는 제한효소, DNA를 붙이는 연결효소 등도 단백질 공학으로 성능과 특성이 개량되어 유전자 재조합 기술에 필수적으로 사용되고 있다. 최근 각광을 받고 있는 크리스퍼 시스템의 DNA 절단을 담당하는 카스9 효소도 개량을 통해 다양한 변형된 방식의 게놈편집을 가능하게 해주고 있다.

이렇게 효소를 개량하는 단백질 공학 기술을 세포 내 수많은 반응을 촉매하는 다양한 효소들에 동시에 적용할 수도 있다. 한 예로, 대장균을 이용하여 스판덱스의 원료인 1,4-부탄디올을 생산하는 경우 설계된 대사회로에서 성능이 낮은 효소들을 찾아 모두 단백질 공학으로 개량함으로써 1,4-부탄디올의 생산성을 높일 수 있다. 즉 단백질 공학은 전체 대사 네트워크를 최적화하는 생명공학의 꽃인 대사공학의 핵심 기술인 것이다.

이상과 같이 단백질 공학에 의해 개량된 효소의 역할은 우리 먹거리와 건강, 화학물질, 연료 및 플라스틱의 친환경적 생산, 플라스틱 포함 난분해성 오염물질의 분해 등 다양한 분야에서 점점 더 중요해질 것이다.

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[이상엽의 공학이야기] 단백질 공학

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[이상엽의 공학이야기] 단백질 공학

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DNA는 대부분 생명체의 유전물질로서 복제되어 후손에게 전해진다. DNA는 전사과정을 통해 RNA가 되고, RNA 중 mRNA는 번역을 통해 단백질이 된다. 어릴 적 생물 수업 시간에 배운 이 분자생물학의 중심원리를 기억할 것이다. 즉 단백질은 유전자의 염기서열에 기반하여 20종류의 아미노산이 연결되어 만들어지는 것이다. 이렇게 만들어진 단백질은 효소(enzyme), 구조 단백질, 신호전달 단백질 등 세포 안과 밖에서 다양한 기능을 수행한다.

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1. 관심있는 주제 키워드

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