생체복제 촉매 개발위한 '금속-수퍼옥소' 연구 총정리

생체 내에서 중요한 역할을 하는 금속 효소의 중간체 종으로 밝혀진 구리, 니켈, 철, 망간-수퍼옥소 종에 대해 연구하기 위해 다양한 모방 화합물을 이용한 금속-수퍼옥소 종이 합성되었다. 금속-수퍼옥소 종은 산소의 배위 형태에 따라 엔드온 배위 형태(왼쪽), 사이드온 배위 형태 (오른쪽)인 두 가지로 구분된다. 사진=한국연구재단

한국연구재단은 대구경북과학기술원(DGIST) 조재흥 교수 연구팀이 생체 내 금속효소의 반응 중간체로 알려진 금속-수퍼옥소에 대한 연구결과를 총망라한 리뷰를 발표했다고 20일 밝혔다.

생체 내 효소의 40% 이상이 금속이온을 필수로 포함하는 금속효소이다. 이 금속효소는 산소를 이용해 외부 물질의 독성을 제거하거나 필요한 생체분자를 합성한다. 금속효소에 의한 생체반응은 호흡을 통한 생명활동을 이해하는 데 중요한 열쇠다.

금속효소가 생체반응을 수행할 때 금속과 활성산소가 결합한 반응 중간체가 만들어진다.

이 때 만들어지는 첫 번째 반응 중간체가 금속-수퍼옥소 종이다. 금속-수퍼옥소 종에 대한 연구는 생체 복제 촉매를 개발하는 데에도 핵심적인 기여를 한다.

연구팀은 지금까지 발표된 금속-수퍼옥소 종에 대한 연구 결과들을 모두 모아서 금속별로 분류하고, 산소가 결합될 때의 형태에 따라 2가지로 형태를 구분해 체계적으로 정리했다.

이번 연구에서는 1주기 전이금속 중 구리, 철, 니켈, 망간을 이용한 금속-수퍼옥소 종에 대한 연구들이 집대성됐다. 합성방법, 특성, 다양한 반응 원리가 분석됐고, 특히 연구가 가장 많이 진척된 구리-수퍼옥소에 대해서는 이온.분자가 미치는 효과들도 논의됐다.

조재흥 교수는 "지금까지 밝혀진 금속-수퍼옥소 종의 합성방법, 특성, 다양한 반응성 연구로 반응 원리 규명에 이르기까지 연구의 흐름을 파악할 수 있다"라며, "생체복제 촉매 개발 등 후속 연구 방향을 제시하는 데 기여할 것"이라고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업, 기초연구사업의 지원으로 수행됐다.

화학 분야 국제학술지 '코디네이션 케미스트리 리뷰(Coordination Chemistry Reviews)'에 지난 3일 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자