나노바이오 융합(NBT)은 융합학문에서 새로운 발전전략을 발굴하려는 대표적 사례이며, 나노바이오 소재의 개발을 위한 단백질, 핵산 등의 모듈성을 조합하여 바이오분자를 디자인하는 분자공학적 설계기술과 표면인식-모듈간 결합 등을 최적화하는 분자진화기술이 유용하게 이용될 것으로 사료된다. 바이오테크놀로지의 발전은 의약산업, 농업분야, 산업생명공학분야에 혁신적인 발전을 가져올 것으로 기대된다.
<h3>나노바이오 융합단백질 소재</h3> <p>단백질, 핵산은 고유의 인식 특이성 및 자기조립성에 의하여 고도의 물리생화학적 기능을 나타내게 되며, 유전자조작을 통하여 구조-기능을 정밀하게 조작할 수 있다. 미국의 MIT, 워싱턴 주립대에서는 금, 반도체 등 무기표면에 특이적인 결합력을 갖는 단백질 소재를 제조하는 기술을 제시한 바 있으며, 다양한 유무기 나노구조물에 친화성을 갖는 나노센서, 나노로봇, 바이오적합 표면, 조직공학에 활용될 것으로 기대되고 있다(Table 2). 나노바이오분야(NBT)는 융합학문에서 새로운 발전전략을 발굴하려는 대표적 사례로 제시되고 있으며, 신 의약개발 분야에 있어서는 나노 바이오기술을 이용한 초소형 고속탐색 기술이 개발비용절감 및 산업경쟁력 확보를 위한 핵심기술로 인식되고 있다. 또한 기능 유전체학, 단백체학, 대사체학 연구에 있어서도 초미량분석을 가능케 하는 나노 바이오 이용 미세분석기술의 개발이 강조되고 있다. 이러한 나노분석을 위해서는 나노장치와 바이오시스템을 연계하는 새로운 바이오소재, 즉 광학적 또는 전기화학적 신호를 낼 수 있는 신기능 융합단백질의 개발 및 환경적합화(acclimation for nano application)연구가 필요할 것으로 판단된다. 특히 이러한 바이오나노소재의 개발에도 단백질, 핵산 등의 모듈성을 조합하여 보다 복잡한 기능의 바이오분자를 디자인하는 분자공학적 설계기술, 표면인식-모듈간 결합 등을 최적화하는 분자진화기술이 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.</p> <h1>결 론</h1> <p>바이오테크놀로지는 발전은 1 차적으로는 의약산업, 2차적으로 농업분야에 혁명적 발전을 초래하였고, 최근에는 바이오기술이 산업생명공학(industrial biotechnology)분야에도 혁명적 발전을 가져올 것이란 기대가 커지고 있다. 즉 생명공학기술을 적용하여 지속가능한 생물화학산업 창출을 본격화 할 것이며, 경제적으로는 생산가 절감과 신산업 기회를 창출하고, 환경적인 측면에서는 재생가능자원활용과 환경부하를 줄일 수 있고, 사회적인 관점으로는 자원부가가치 제고 및 삶의 질 향상을 통하여 "Bio-based Economy"를 구현할 것이라는 기대가 그것이다. 미국의 경우 2020 년까지 화학원료의 \( 20 \%\) 2050 년에는 \( 50 \%\), 2090 년에는 \( 100 \% \) 를 재생가능한 생물자원으로 대체하는 것으로 목표로 하고 있다. 모듈성은 자연선택에 의한 단백질 분자진화의 효율성을 결정짓는 주요 요소이며, 이는 분자진화에 의한 단백질/효소 공학기술에 있어서도 모듈성의 효과적 활용이 중요한 영향을 미칠 수 있음을 반증하는 것으로 사료된다. 따라서 생리적, 생화학적 현상만을 목표로 blind search를 반복하는 분자진화연구보다는, 단백질 내부의 모듈성에 기초하여 보다 세분화된 특성의 획득을 목표로 하는 접근방식에 대한 보다 높은 관심이 요구된다. 요약하면 1) 새로운 모듈성에 대한 이해 및 유전자원의 확보, 2) 이성적 설계기술(rational design) 및 분자진화(directed evolution)기반 단백질공학기술의 발전, 3) 모듈성 조립기술을 기반으로 한 신기능 융합단백질의 개발노력이 필요하다. 이러한 융합단백질은 바이오촉매기술 뿐만 아니라, 세포내 상호작용연구, 생체물질의 다중 고감도 분석, 신약탐색, 공정모니터링 둥 다양한 분야에 활용될 수 있다.</p> <h1>감사의 글</h1> <p>본 연구는 한국생명공학연구원 기관고유사업, 과학기술부 바이오기술개발사업의 지원을 받았으며 이에 감사드립니다.</p>