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KAIST, 마약중독치료제·항암제 후보물질 합성기술 개발

한순규 화학과 교수 연구팀, 시중서 구할 수 있는 카타란틴 이용
7종의 이보가와 포스트이보가 천연물 합성 성공
포스트이보가 알칼로이드의 합성전략 모식도.<사진=KAIST 제공>포스트이보가 알칼로이드의 합성전략 모식도.<사진=KAIST 제공>

국내 연구진이 마약중독 치료제와 항암제 후보 물질을 생산할 수 있는 원천 기술을 개발하는데 성공했다.

KAIST(총장 신성철)는 한순규 화학과 교수 연구팀이 시중에서 구할 수 있는 카타란틴을 원료로 산화와 재배열을 통해 마약중독치료제와 항암제 후보 물질로 쓰일 수 있는  7종의 이보가와 포스트이보가 천연물을 합성하는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

이보가 알칼로이드 천연물군은 마약중독 치료제로써 가능성을 보이면서 학계의 관심이 주목돼 왔다. 또 이보가 알칼로이드가 생합성적으로 변형된 천연물 중 빈블라스팀(vinblastine)은 현재 항암제로 쓰이고 있다. 최근에는 이보가 알칼로이드로부터 자연적으로 파생된 다양한 형태의 천연물군이 대거 발견되면서 학계와 산업계의 관심도 더 커지는 추세다.

천연물 전합성은 간단한 시작물질부터 다단계의 화학반응을 통해 원하는 천연물을 합성하는 학문 분야. 그러나 다단계 화학반응을 거치는 과정에서 합성효율이 낮아지는 한계가 있다.

한 교수 연구팀은 이보가 알칼로이드 천연물인 카타란틴이 미 식품의약국(FDA) 승인 항암제인 나벨빈의 공업원료로 쓰여 시중에서 쉽게 구할 수 있다는 점에 착안했다. 연구팀은 산화와 재배열을 통해 카타란틴의 구조를 변형시켜 고부가가치의 포스트이보가 천연물을 효율적으로 합성했다.

연구팀은 이보가 알칼로이드에서 자연적으로 자연적으로 파생되면서 분자적 재배열을 이룬 천연물군을 '포스트이보가' 알칼로이드라고 이름지었다. 또 다양한 효소 작용을 통해 식물 내에서 이뤄지는 이보가 골격의 분자적 재배열을 화학적으로 구현하는데 성공했다.

합성에 성공한 포스트이보가 알칼로이드는 타버틴진(tabertinggine), 보아틴진(voatinggine), 디피닌(dippinine) B로 이 중 보아틴진과 디피닌 B는 최초의 합성이다

특히 디피닌 천연물군은 30년 이상 학계의 관심을 받아왔음에도 난공불락의 천연물로 여겨졌다. 연구팀이 처음으로 합성에 성공한 것이다.

한 교수는 "이번 연구는 포스트이보가 알칼로이드 합성에 새로운 패러다임을 부여한 연구다"며 "이번 연구를 통해 다양한 항암제와 마약중독 치료제 후보물질을 합성할 수 있는 원천기술을 확보했다는 데 의의가 있다"고  말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 이공분야 기초연구사업 중견연구자지원사업의 지원을 통해 수행됐다. 연구는 성시광·임형근 석박사통합과정이 공동 1저자로 참여했다. 결과는 화학분야 국제 학술지이면서 셀(Cell) 자매지인 켐(Chem) 15일자에 게재됐다.
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