산소화 효소 화학반응 중간체 구조 규명

효소 기능 모방한 인공 효소 시스템 개발 토대 마련

국내연구진이 '산소화 효소 화학반응'에서 순간 존재하는 '중간체 구조'를 규명했다. 이번 연구는 효소 기능을 모방한 '인공 효소 시스템' 개발의 토대를 마련한 것으로 평가받고 있다.

교육과학기술부(장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)은 이화여대 바이오융합과학과 남원우 교수팀이 산소를 전달하면서 활성화하는 산소 관련 효소의 화학 반응에서 순간적으로 존재하는 중간체 구조를 밝혀냈다고 23일 밝혔다.

남 교수와 조재흥 박사가 공동으로 진행한 이번 연구는 교과부와 한국연구재단이 추진하는 '리더연구자지원사업 창의적 연구'의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 '네이처' 자매지이자 화학분야에서 세계적 권위지인 '네이처 케미스트리(Nature Chemistry)' 23일자에 게재됐다.

연구팀에 따르면 효소의 화학 반응에서 순간적으로 존재하는 중간체는 아주 짧은 시간에 만들어졌다 사라지므로, 학계에서는 그동안 그 존재와 모양을 알아내는 작업에 어려움을 겪어왔다.

남 교수팀 관계자는 "이를 밝히기 위해 생체 내의 효소 대신에 실험실에서 합성해 만든 인공효소를 사용했다"며 "극저온에서의 화학반응을 통해 중간체의 존재를 확인한 후 X-ray 회절법을 통해 구조를 분석했다"고 설명했다.

이 관계자는 이어 "중간체의 특성 규명을 위한 방사광 가속장치의 사용은 미국 스탠퍼드 대학의 에드워드 솔로몬 교수팀이 담당했다"고 밝혔다.

교과부에 따르면 이번 연구결과는 산소화 효소의 화학 반응에서, 금속 원자를 비금속 원자가 둘러싸고 있는 '배위환경' 변화에 의한 중간체의 구조 및 반응성 조절이 가능하다는 사실을 증명한 것으로 인공 효소를 만드는 데 중요한 정보를 제공했다. 교과부 관계자는 "이번 연구 결과는 향후 효소 기능을 모방한 인공 효소 시스템을 개발하는 데 중요한 토대가 될 것"이라고 말했다.

이번 연구를 주도한 남원우 교수는 "생명체는 움직이는 공장"이라며 "이번 연구결과와 같이 생명체의 화학반응을 정확히 이해하면 무공해 생산 공정과 노화방지 신약 등을 개발하는 데 많은 정보를 얻을 수 있을 것"이라고 강조했다.


김철현 기자 kch@asiae.co.kr