남원우 석좌교수팀 연구성과, 세계적 학술지 '네이처'지 게재
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- 등록일2011.10.28
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세계 최초로 산소와 산소화효소의 화학반응 메커니즘 밝혀
미래 친환경 촉매시스템 개발 가능성 제시
남원우 석좌교수팀(화학나노학부/바이오융합과)이 생체 내 산소와 산소화효소 간에 일어나는 화학반응 중간 과정을 세계 최초로 밝혀냈다. 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적 연구)과 WCU(세계 수준의 연구중심대학)육성사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 세계 최고 권위의 과학전문지 ‘네이처’에 10월 27일자로 게재됐다.
세계 연구자들은 에너지 대사·노화·질병 등에서 결정적인 역할을 하는 산소와 산소를 활성화시켜 생명활동을 일으키는 산소화효소의 메커니즘 연구를 진행해왔지만, 지금까지는 화학반응 과정에서 생기는 몇가지 핵심 중간체 구조를 정확히 규명하지 못하고 있었다.
연구팀은 이번 연구를 통해 극저온에서 생체효소와 유사한 인공효소와 산소의 화학반응을 시킴으로써, 상온에서는 1초미만 짧은 시간만 존재하는 중간체를 30분 정도 유지시키는 데 성공했다. 이 중간체를 결정화해 분석한 결과 철과 산소 분자가 삼각형 모양으로 만난 화학구조를 규명하는 데 성공했다.
또한 이 중간체를 산과 반응시켜 만들어지는 또다른 중간체의 구조와 마지막으로 생겨난 중간체와 염기를 반응시키자 원래 물질로 돌아간다는 사실도 밝혀냈다. 생체 내에서 극히 짧은 시간 동안 만들어졌다 사라지는 세가지 중간체를 극저온 환경에서 밝혀낸 것.
남원우 교수는 "생체에서 물과 산소, 산소화효소간에 일어나는 인체친화적인 화학반응을 이해하면 인공적으로 효소를 변형시켜 원하는 각종 화학공정을 개발할 수 있다"며 "물과 산소를 이용한 미래 친환경 촉매시스템과 무공해 생산공정 개발에 가능성을 제시했다"고 연구의의를 밝혔다.
이 연구에는 남원우 석좌교수, 조재흥 특임교수, 전수진, 강은아 석사과정생이 주도하고 솔로몬 교수(미국 스탠포드대), 발렌타인 교수(미국 UCLA) 및 임미희 교수(미국 미시건대)가 참여했다.