QD-Bio Photoreaction

  • 효소는 생체 내에서 필요한 물질을 생물학적, 화학적으로 합성하기 위한 촉매로 기질 특이성(substrate specificity)을 바탕으로 온화한 조건에서도 선택적 반응을 유도하며 화학 반응 활성화 에너지를 낮춰 물질대사를 촉진시킨다. 단일 숙주 내에서 일어나는 효소 촉매의 화학반응은 전통적인 화학공정반응에 비해 매우 높은 반응 선택성을 보이지만, 물질대사에 의해 효소 발현 및 반응이 조절되기 때문에 그 속도가 제한적이다.

  • 본 연구실은 양자점을 이용하여 생체 내 효소의 산화환원반응을 효과적으로 유도 및 조절하여 친환경, 고효율, 고부가가지 물질 생산 시스템 구축에 관한 연구를 진행 중이다. 높은 흡광계수를 가지는 무기 나노입자 양자점을 박테리아 세포 내부로 합입시킨 후 in vivo에서 빛을 조사하여 양자점과 효소 간 상호작용을 유도하며, 이를 통해 기존 효소 및 야생형 박테리아의 효소 촉매 반응 속도 및 물질대사 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있다. 이에 본 연구실은 양자점 표면과 구조 디자인을 통해 박테리아 내부로의 양자점 전달량을 조절하고 양자점효소 간 선택적인 결합을 유도하며 양자점효소 간 상호작용과 양자역학적 전자 전달 기작을 규명하는 연구를 수행한다. 이에 더하여, 재조합 박테리아 및 효소 디자인을 통해 생성물의 종류와 생성 속도를 조절하여 암모니아, 키랄 의약품, 연료 합성 및 고전적인 화학공정을 대체할 온화한 조건에서의 친환경 화학물질 대량생산에 관한 연구를 수행하고 있다.