콩벌레와 공생하는 곰팡이에서만 극미량 얻을 수 있는 희규 천연물 '허포트리콘'을 국내 연구진이 화학합성하는데 성공했다. 허포트리콘은 뇌 속 염증을 억제하고 신경세포를 보호하는 작용이 뛰어난 물질로 치매나 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌질환 치료제로 쓰일 가능성이 높은 물질이다.
뉴시스 보도에 따르면, 한국과학기술원(KAIST·카이스트)는 화학과 한순규 교수팀이 콩벌레와 공생하는 곰팡이에서 발견된 천연 항신경염증 물질인 허포트리콘(herpotrichone) A, B, C를 세계 최초로 합성하는 데 성공했다고 31일 밝혔다.
허포트리콘 천연물 A,B,C는 콩벌레의 공생균인 허포트리시아(Herpotrichia) sp. SF09에서만 극미량으로 얻을 수 있는 물질로 다섯 개의 고리 구조(6각형 4개와 3각형 1개)인 6/6/6/6/3의 다중고리 구조를 가진 물질이다.
이 물질은 뇌 염증반응을 억제하는 항신경염증 효과가 매우 우수하며 최근에는 철분 매개 세포 사멸(ferroptosis)을 억제해 신경세포를 보호하는 작용기전까지 확인, 뇌 질환 치료용 약물로써의 가능성이 기대되고 있다.
이번에 한 교수팀은 곰팡이에서 허포트리콘이 만들어지는 방식을 예상해 허포트리콘의 복잡한 구조를 화학적으로 만드는 방법을 고안했다.
핵심은 '딜스-알더(Diels–Alder) 반응'이라는 화학반응으로 이 반응은 마치 두 개의 퍼즐 조각이 맞물려 하나의 고리를 만들 듯 탄소 기반 파트너끼리 새로운 결합을 만들어 육각고리 구조를 형성하게 해주는 반응이다.
또 연구팀은 분자 사이의 약한 끌어당김 현상인 '수소결합'을 섬세하게 설계하고 조절해 반응이 원하는 방향과 위치에서만 일어나도록 정교하게 유도하면서 허포트리콘을 제작했다.
이를 통해 복잡한 구조의 허포트리콘 A, B, C를 모두 정확하게 합성하는데 성공했다.
연구진은 "수소결합 덕분에 반응 분자들이 정확한 위치로 다가가고 이상적인 전이상태를 거쳐 허포트리콘 C를 합성했다"며 "이 반응 원리를 허포트리콘 A와 B에도 적용해 성공적으로 이들 천연물을 합성할 수 있었다"고 설명했다.
또 핵심 딜스-알더 반응 과정을 통해 자연계에서는 아직 발견되지 않은 새로운 분자구조들도 함께 만들었다. 이 중 일부는 우수한 약리 활성을 갖는 신규 천연물일 가능성이 높다.
연구결과는 화학분야 최고 권위 학술지 중 하나인 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society, JACS)'에 지난 16일자로 게재됐다.
KAIST 한순규 교수는 "이번 성과는 퇴행성 신경질환 관련해 약리 활성을 갖는 자연계 희귀 천연물을 최초로 합성하고 복잡 천연물의 생체모방 합성원리를 체계적으로 제시한 연구"라면서 "천연물 기반 항신경염증 치료제 개발과 해당 천연물군의 생합성 연구에도 폭넓게 활용될 것으로 기대된다"고 밝혔다.
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