매사추세츠주 비영리연구소 WIBR은 중요 단백질의 분자 활성을 심도 있게 설명할 수 있는 방법을 개발했다. 연구팀은 대사체학(metabolomics) 기술을 사용했으며 식물이 제초제에 내성이 생기게 만드는 것으로 알려진 단백질을 분석했다. 

취리히대학의 또 다른 연구팀도 이 단백질을 보다 정확하게 재설계할 수 있는 도구를 개발했다.

WIBR 연구팀은 가장 먼저 박테리아를 격리시키는 효소 또는 촉매제로 기능하는 단백질에 중점을 뒀다. 이번 연구의 선임 저자 웡 징커 교수는 “이번 연구는 바이오공학의 중요성을 강조하고 있다”고 말했다.

취리히대학의 바스타인 크리스트 박사가 이끄는 또 다른 연구는 WIBR 연구팀과 다르면서도 비슷한 측면이 있었다. 크리스트 박사는 애기장대라는 속씨식물을 분석해 잎에서 두 가지 생화학 화합물, 아세틸 트립토판과 아세틸 아미노아디핀산이 다량으로 존재하는 것을 발견했다. 그 이유는 바로 ‘효소’에 있었다.

식물은 포식자를 피할 수 없으며 다른 영양소를 자발적으로 선택할 수 없기 때문에 대사작용이 점차 변화하는 방법을 설명할 수 있는 좋은 사례다.

식물이 가지고 있는 한계점은 내부 생화학 대사만 사용해서 환경에 대항해야 한다는 것이다. 웡 교수는 “식물이 고정적으로 보이지만, 대사 체계는 빠르게 진화하고 있다”고 말했다. “대사체학 같은 최첨단 기술 때문에 전례 없는 식물의 변화 과정을 알 수 있게 됐으며 광범위한 규모로 대사 물질과 다른 화학물질을 분석할 수 있게 됐다.” 연구팀은 효소가 진화 과정에서 가장 중요한 기능을 한다는 것을 확인하고 효소 연구에 초점을 맞췄다.

일반적으로, 연구자들은 효소를 자연 발생하는 나노 기계처럼 간주한다. 효소는 오류를 발생시키지 않고 가장 적절한 기질로 전환할 수 있기 때문이다. 

웡 교수의 연구 결과 효소의 성공률은 처음 생각한 것보다 오류가 많았다. 웡 교수는 “효소의 특징은 효소 진화와 인간 질병에 다양한 영향을 미칠 수 있다”고 설명했다.

크리스트 박사의 연구팀은 BAR을 조사했다. 이는 과학 연구에 사용되는 화학적 생물 지표로 조작된 효소다. 

크리스트 박사는 “BAR은 자연 촉매제로 한 유기체에서 BAR를 채취해 다른 유기체로 이식하면 원하는 용도로 사용할 수 있을 것으로 분석된다”라고 말했다. “효소의 작용 방식과 영향력에 대한 지식을 사용하면 바이오공학에서 유용한 도구를 만들 수 있을 것이다”라고 덧붙였다. 

연구진은 대사체학 분석은 관련 연구에서 핵심적인 기능을 해야 한다고 주장했다.