생명활동 비밀 간직한 '바이오계의 반도체'
원자 결합 대칭형 '키랄구조'
L형ㆍD형 구분…기능 달라져
의약품ㆍ살충제 등 활용 다양
시장규모 연 6.8% 성장 전망
우리 생명체의 몸을 구성하는 단백질의 기본 구성단위가 바로 아미노산입니다. 단백질은 생명체를 유지하는 근간으로 생명체가 살아가는데 필요한 영양과 조직, 근육, 생체기능, 유전기능, 효소기능, 호르몬 작용 등 각종 생명활동의 근간을 담당하는 물질입니다.
단백질이 이렇게 다양한 기능과 역할을 하는 것은 바로 아미노산이 있기 때문입니다. 그 때문에 아미노산을 잘 알게 되면 생명체의 생명활동의 숨은 메커니즘을 밝힐 수 있게 됩니다. 우리 몸과 상호작용해서 효력을 나타내는 의약품의 약 60%도 바로 아미노산 관련 물질로 이뤄져 있습니다.
이러한 중요성 때문에 바이오 산업의 핵심소재로 아미노산을 연구하려는 경쟁이 점차 뜨거워지고 있습니다. 국내에서도 대학과 연구기관 등을 중심으로 아미노산 분리ㆍ전환기술 등 연구개발이 본격화되고 있습니다. 최근 이화여대 지능형나노바이오소재연구센터 김관묵 교수팀은 아미노산의 구조를 손쉽게 전환할 수 있는 양산시스템을 개발, 국내 아미노산 기술력을 한 단계 높이는 기반을 확보하기도 했습니다.
◇바이오 산업의 `쌀'=아미노산이 이렇게 주목받고 있는 것은 식품첨가제, 동물사료, 영양제, 의약품 원료, 살충제, 살균제 등 쓰임새가 다양해 여러 산업분야에서 파급효과가 매우 크기 때문입니다. 마치 IT산업에서의 반도체와 같은 역할을 한다고 볼 수 있습니다.
아미노산은 우리 몸을 비롯한 자연환경에서 찾아볼 수 있는 20여 가지의 천연 아미노산과 화학적인 공법 등을 통해 인공적으로 만드는 700여 가지의 비천연 아미노산으로 구분할 수 있습니다.
그런데 아미노산의 큰 특징 중 하나는 분자식과 분자량이 같으면서도 원자가 서로 결합하는 방향만 정반대인 두가지 형태로 존재한다는 것입니다. 이 경우 화학적 성질과 기능도 크게 달라지는데, 이를 가지고 키랄 구조를 갖고 있다고 말합니다. 키랄 구조를 갖는 아미노산은 오른손과 왼손이 그렇듯이 서로 거울을 보듯이 대칭되는 모양을 갖고 있습니다. 각각을 L형 아미노산과 D형 아미노산이라고 부릅니다.
전문가들에 따르면 글리신을 제외한 모든 아미노산이 키랄구조를 띄고 있으며 천연에서 존재하는 모든 아미노산은 L형 아미노산 형태입니다. 그러나 공업적으로 아미노산을 만들면 일반적으로 L형과 D형이 반반씩 섞여 만들어지며 이들을 잘 분리해야 원하는 기능을 얻을 수 있습니다. 분자식과 분자량이 같은 아미노산도 L형은 치료제로, D형은 살충제로 쓰이는 예가 있을 만큼 성질이 완전히 다르기 때문에 두가지를 분리하는 것은 의약품 개발 등에서 까다로우면서도 중요한 과정 중 하나로 꼽힙니다. 특히 D형 아미노산은 천연에 존재하지 않아 발효를 통한 생산이 힘들 뿐만 아니라 고부가가치 바이오 의약품 재료로 이용할 수 있어 산업계의 관심이 집중되고 있습니다.
천연 L형 아미노산은 현재 사료 54%, 조미료 및 감미료 27%, 영양제 13%, 기타 6%의 시장구조를 갖고 있고 D형 아미노산은 72%가 의약용, 22%가 산업용, 6%가 연구 및 기타 용도로 쓰일 만큼 두가지 아미노산의 산업활용도는 극명하게 다릅니다.
◇D형 아미노산 시장 급성장 기대=아미노산 산업구조는 1차적으로 천연 L형 아미노산과 DㆍL 혼합형 아미노산, D형 아미노산으로 구분되며 2차적으로 응용사업 부문인 아미노산 유도체 제조 및 펩타이드 의약품의 중간체 제조로 구분됩니다. 여기서 아미노산 유도체는 아미노산을 가지고 만들어지는 화합물들을 말하며 펩타이드 의약품은 아미노산이 여러 개 연결돼 만들어진 펩타이드를 의약품으로 만든 것을 말합니다.
세계 1차 아미노산 시장은 2008년 약 14조원 규모에서 2012년 20조원대로 연평균 6.8%의 성장이 예상되며 2차 응용시장인 아미노산 유도체 및 펩타이드 의약품은 2008년 44조원 규모에서 2012년 69조원 규모로 성장할 전망입니다. 그 중 D형 아미노산의 빠른 성장이 예상되는데 에이즈 치료제, 간질환 치료제, 파킨슨병 치료제 등 고가 물질들에 쓰이기 때문입니다. 특히 펩타이드 의약품 연구개발이 활발하게 진행되고 있습니다. 발기부전 치료제인 시알리스, 에이즈 치료제인 휴제온, 세파로스포인계 항생제 등의 의약품과 중요 의약품 중간체인 아미노 알코올 등의 핵심 원료가 아미노산입니다.
주로 식품으로 생산되는 천연 아미노산은 모두 L형으로 천연에서 직접 추출하거나 발효하는 방법으로 대량 생산되고 있는데 제조시 탄소나 공해물질이 다량 배출돼 생산기지가 저개발 국가로 이전되고 있는 실정입니다.
안경애기자 naturean@
원자 결합 대칭형 '키랄구조'
L형ㆍD형 구분…기능 달라져
의약품ㆍ살충제 등 활용 다양
시장규모 연 6.8% 성장 전망
우리 생명체의 몸을 구성하는 단백질의 기본 구성단위가 바로 아미노산입니다. 단백질은 생명체를 유지하는 근간으로 생명체가 살아가는데 필요한 영양과 조직, 근육, 생체기능, 유전기능, 효소기능, 호르몬 작용 등 각종 생명활동의 근간을 담당하는 물질입니다.
단백질이 이렇게 다양한 기능과 역할을 하는 것은 바로 아미노산이 있기 때문입니다. 그 때문에 아미노산을 잘 알게 되면 생명체의 생명활동의 숨은 메커니즘을 밝힐 수 있게 됩니다. 우리 몸과 상호작용해서 효력을 나타내는 의약품의 약 60%도 바로 아미노산 관련 물질로 이뤄져 있습니다.
이러한 중요성 때문에 바이오 산업의 핵심소재로 아미노산을 연구하려는 경쟁이 점차 뜨거워지고 있습니다. 국내에서도 대학과 연구기관 등을 중심으로 아미노산 분리ㆍ전환기술 등 연구개발이 본격화되고 있습니다. 최근 이화여대 지능형나노바이오소재연구센터 김관묵 교수팀은 아미노산의 구조를 손쉽게 전환할 수 있는 양산시스템을 개발, 국내 아미노산 기술력을 한 단계 높이는 기반을 확보하기도 했습니다.
◇바이오 산업의 `쌀'=아미노산이 이렇게 주목받고 있는 것은 식품첨가제, 동물사료, 영양제, 의약품 원료, 살충제, 살균제 등 쓰임새가 다양해 여러 산업분야에서 파급효과가 매우 크기 때문입니다. 마치 IT산업에서의 반도체와 같은 역할을 한다고 볼 수 있습니다.
아미노산은 우리 몸을 비롯한 자연환경에서 찾아볼 수 있는 20여 가지의 천연 아미노산과 화학적인 공법 등을 통해 인공적으로 만드는 700여 가지의 비천연 아미노산으로 구분할 수 있습니다.
그런데 아미노산의 큰 특징 중 하나는 분자식과 분자량이 같으면서도 원자가 서로 결합하는 방향만 정반대인 두가지 형태로 존재한다는 것입니다. 이 경우 화학적 성질과 기능도 크게 달라지는데, 이를 가지고 키랄 구조를 갖고 있다고 말합니다. 키랄 구조를 갖는 아미노산은 오른손과 왼손이 그렇듯이 서로 거울을 보듯이 대칭되는 모양을 갖고 있습니다. 각각을 L형 아미노산과 D형 아미노산이라고 부릅니다.
전문가들에 따르면 글리신을 제외한 모든 아미노산이 키랄구조를 띄고 있으며 천연에서 존재하는 모든 아미노산은 L형 아미노산 형태입니다. 그러나 공업적으로 아미노산을 만들면 일반적으로 L형과 D형이 반반씩 섞여 만들어지며 이들을 잘 분리해야 원하는 기능을 얻을 수 있습니다. 분자식과 분자량이 같은 아미노산도 L형은 치료제로, D형은 살충제로 쓰이는 예가 있을 만큼 성질이 완전히 다르기 때문에 두가지를 분리하는 것은 의약품 개발 등에서 까다로우면서도 중요한 과정 중 하나로 꼽힙니다. 특히 D형 아미노산은 천연에 존재하지 않아 발효를 통한 생산이 힘들 뿐만 아니라 고부가가치 바이오 의약품 재료로 이용할 수 있어 산업계의 관심이 집중되고 있습니다.
천연 L형 아미노산은 현재 사료 54%, 조미료 및 감미료 27%, 영양제 13%, 기타 6%의 시장구조를 갖고 있고 D형 아미노산은 72%가 의약용, 22%가 산업용, 6%가 연구 및 기타 용도로 쓰일 만큼 두가지 아미노산의 산업활용도는 극명하게 다릅니다.
◇D형 아미노산 시장 급성장 기대=아미노산 산업구조는 1차적으로 천연 L형 아미노산과 DㆍL 혼합형 아미노산, D형 아미노산으로 구분되며 2차적으로 응용사업 부문인 아미노산 유도체 제조 및 펩타이드 의약품의 중간체 제조로 구분됩니다. 여기서 아미노산 유도체는 아미노산을 가지고 만들어지는 화합물들을 말하며 펩타이드 의약품은 아미노산이 여러 개 연결돼 만들어진 펩타이드를 의약품으로 만든 것을 말합니다.
세계 1차 아미노산 시장은 2008년 약 14조원 규모에서 2012년 20조원대로 연평균 6.8%의 성장이 예상되며 2차 응용시장인 아미노산 유도체 및 펩타이드 의약품은 2008년 44조원 규모에서 2012년 69조원 규모로 성장할 전망입니다. 그 중 D형 아미노산의 빠른 성장이 예상되는데 에이즈 치료제, 간질환 치료제, 파킨슨병 치료제 등 고가 물질들에 쓰이기 때문입니다. 특히 펩타이드 의약품 연구개발이 활발하게 진행되고 있습니다. 발기부전 치료제인 시알리스, 에이즈 치료제인 휴제온, 세파로스포인계 항생제 등의 의약품과 중요 의약품 중간체인 아미노 알코올 등의 핵심 원료가 아미노산입니다.
주로 식품으로 생산되는 천연 아미노산은 모두 L형으로 천연에서 직접 추출하거나 발효하는 방법으로 대량 생산되고 있는데 제조시 탄소나 공해물질이 다량 배출돼 생산기지가 저개발 국가로 이전되고 있는 실정입니다.
안경애기자 naturean@
