콩벌레 공생 '희귀 천연물' 합성···퇴행성 뇌질환 치료에 쓴다

[이데일리 강민구 기자] 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 콩벌레와 공생하는 곰팡이에서만 극미량 얻을 수 있는 희귀 천연물을 화학 합성하는데 성공했다. 이를 통해 차세대 신경퇴행성 질환 약물 개발 가능성을 제시했다.

KAIST는 한순규 화학과 교수 연구팀이 천연 항신경염증 물질 ‘허포트리콘(herpotrichone) A,B,C’를 합성했다고 31일 밝혔다.

KAIST 연구진.(왼쪽부터)한순규 교수, 이유진 석박사통합과정, 김태완 석박사통합과정.(사진=KAIST)

허포트리콘 천연물은 콩벌레의 공생균인‘허포트리시아(Herpotrichia) sp. SF09’에서만 극미량으로 얻을 수 있는 물질이다.

이 물질은 뇌 염증반응을 억제하는 항신경염증 효과가 우수하며, 최근에는 철분 매개 세포 사멸을 억제해 신경세포를 보호하는 작용기전까지 확인됐다.

연구팀은 곰팡이에서 이 물질이 만들어지는 방식을 예상하여, 허포트리콘의 복잡한 구조를 연구실에서 화학적으로 만드는 방법을 고안했다. 이때 핵심이 된 것은 ‘딜스-알더 반응’이라는 화학반응으로 마치 두 개의 퍼즐 조각이 맞물려 하나의 고리를 만들듯 탄소 기반 파트너끼리 새로운 결합을 만들어 육각고리 구조를 형성하게 해주는 반응이다.

연구팀은 또 ‘수소결합’이라는 분자 사이의 약한 끌어당김 현상에 주목했다. 이 수소결합을 섬세하게 설계하고 조절해 반응이 원하는 방향과 위치에서만 일어나도록 유도해 허포트리콘을 만들었다.

연구팀은 기존에 핵심수소 결합 없이는 목표 천연물이 거의 안 만들어지거나 엉뚱한 부산물만 생겼던 문제를 해결하고, 복잡한 구조의 허포트리콘 A, B, C를 모두 정확하게 합성할 수 있었다.

한순규 교수는 “퇴행성 신경질환 관련해 약리 활성을 갖는 자연계 희귀 천연물을 최초로 합성하고, 복잡 천연물의 생체모방 합성 원리를 제시한 연구”라며 “앞으로 천연물 기반 항신경염증 치료제 개발과 해당 천연물군의 생합성 연구에도 폭넓게 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

연구 결과는 화학 분야 국제 학술지 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’에 지난 17일자로 게재됐다.