펩타이드―당 결합체를 이용한 당 가수분해 효소에 대한 특이적 저해제 및 이의 스크리닝 방법 document_id A220623061538

여러 종류의 당 가수분해 효소는 우리 몸 속에서 없어서는 안 될 중요한 역할을 수행하고 있다. 이와 같은 당 가수분해 효소는 병인의 직접적인 원인으로 작용할 수 있다. 병인으로 직접 작용하는 당 가수분해 효소로 대표적인 것은 판크레이틱 베타세포 및 이자에 있는 알파-글루코시데이즈로서 이들이 작용을 많이 하면 지나치게 글루코스가 높아져 당뇨병 환자의 경우 위험한 지경에 이른다. 이런 문제점을 해결하기 위하여 아캐보스, 노지리마이신 등의 표적 효소 저해물질이 당뇨병 치료제로 쓰이고 있다. 또한, 녹말의 흡수를 늘리고 글루코스로 가수분해를 할 수 있는 침 속의 아밀레이즈는 비만의 근본 원인을 제공하므로, 이를 저해하는 화합물질이 비만 치료나 예방 목적으로 사용될 수 있다. 이처럼 많은 종류의 당 가수분해 효소들이 질환 관련성을 가지지만 이들 저해제의 근본적인 문제점은 선택성 또는 특이성이 있느냐 하는 것이다. 예를 들어, 특정 당 가수분해효소가 침 속의 아밀레이즈에 저해효과를 가져서 다이어트 효과를 낼 수 있지만, 간에서 글리코겐을 분해하는 알파-글루코시데이즈엔 저해효과를 가지지 않는 것을 들 수 있다. 이와 같은 아이소타이프(isotype)의 효소를 구분하는 저해제가 치료제로 선택받고 있으며, 그 이유는 부작용이 최소화된 약을 개발하는 최근의 신약 개발이 추세로 자리 잡고 있기 때문이다. 최근에는 이와 같은 당 분해효소의 저해제가 치료제로서의 영역을 넓혀가고 있는 실정이다. 소아질환인 당 분해효소 결핍증의 치료제로서 이와 같은 저해제가 쓰이는 예를 볼 수 있으며, 이와 같은 추세는 계속 그 영역을 확장할 것으로 사려된다. 따라서 특이적이면서 선택성이 있는 당 분해효소 저해제의 개발은 새로운 영역의 치료제가 될 수 있다. 당 가수분해 효소의 저해제는 대체로 낮은 특이성 및 선택성을 가지고 있다. 이것은 당이 구조적으로 안정하지 못한 것에 연유하기도 하며, 당의 수많은 입체 이성질체들이 쉽게 구분될 수 없는 점도 낮은 특이성 또는 선택성을 갖는 원인을 제공해 주고 있다. 그럼에도 불구하고 많은 종류의 당 화합물 및 그 모사체가 당 가수분해 효소의 저해제로 계속 만들어지고 있다. 당 가수분해 효소에는 당을 인식하는 부위가 존재한다. 지금까지 당 가수분해 효소 저해제 연구는 이와 같은 당 인식 부위에 대해 결합력을 가진 화합물을 주로 다루어 오고 있다. 따라서 저해제로 사용하는 대부분의 화합물들은 당이거나 당을 모사한 화합물이 대부분을 이룬다. 당 화합물은 대부분이 친수성이므로 유기화합물로는 다루기 힘든 면이 있으며, 특히 비슷한 화학적 성질을 지닌 수산기가 많으므로 이것들을 구별하면서 유기화학 반응을 성취하기가 쉽지 않다. 더구나 이것들은 보호기 및 탈보호기 반응을 해야되는 이중고에 시달리고 있다. 이와 같이 어렵게 만들어진 당 가수분해 효소의 저해제들은 대개 접합력 및 특이성이 기존에 존재하는 탁월한 당 가수분해 효소 저해제인 노지리마이신, 아캐보우스, 미글리톨 등을 넘어서는 저해제를 제조하기 상당히 어려웠다. 지금까지 당 가수분해 효소 저해제의 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해, 당 가수분해 효소의 종류에 따라 각각 다른 종류의 저해제가 탐색되어 결합력 및 선택성의 향상을 가져올 수 있고, 이소타입(isotype)의 효소들을 구분할 수 있는 방법이 요구되고 있다. 당 가수분해 효소들의 기질은 당 부위와 당 결합이 끊어지면 나오게 되는 발색단으로 구성되어 있다. 상기 발색단은 아주 간단한 파라나이트로페놀에서부터 형광을 낼 수 있는 방향족 화합물까지 다양한 화합물이 사용되고 있다. 이와 같이 구성된 당 기질은 방향족 화합물 중 어떤 발색단이 달려 있어도 당 결합을 끊어내는 능력에는 별 지장이 없으며, 이 사실은 당 가수분해 효소의 기질 결합 부위는 당과 같은 친수성의 부분이 반드시 필요하지만 발색단과 같은 소수성 분자도 인식할 수 있는 것으로 생각된다. 실제로 많은 종류의 당 가수분해 효소의 분자 구조를 살펴보면 +1 ~ +2 위치의 당 인식부위의 많은 친수성 아미노산 잔기에 비하여 -1 ~ -2위치를 인식하는 상보적 구조에는 많은 소수성 잔기를 가진 아미노산이 발견되고 있다. 이들은 소수성 분자인 발색단을 기질로 받아들이고 있음을 알 수 있다. 이에, 본 발명자들은 당 가수분해 효소에 대한 결합성 또는 선택성이 향상된 저해제를 개발하던 중, 가수분해할 수 있는 소수성 기질부분을 펩타이드 분자의 아미노산 다양성을 이용하여 제조하고 상기 펩타이드에 당을 결합시킨 펩타이드-당 기질 라이브러리를 제조한 후, 상기 펩타이드-당 기질 라이브러리를 이용하여 표적인 당 가수분해 효소에 특이적이고 강력한 결합력을 가진 기질을 선별함으로써 당 가수분해 효소에 대한 특이적이며 강력한 결합력을 가진 새로운 저해제의 스크리닝 방법 및 상기 스크리닝된 저해제의 효용성을 밝힘으로써 본 발명을 완성하였다.