조재흥 교수(DGIST) 연구팀이 생체 내 금속효소의 반응 중간체로 알려진 금속-수퍼옥소에 대한 연구결과를 총망라한 리뷰를 발표했다고 한국연구재단이 20일 밝혔다. 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 합성됐다. 금속-수퍼옥소 종은 산소의 배위 형태에 따라 엔드온 배위 형태(왼쪽), 사이드온 배위 형태 (오른쪽)인 두 가지로 구분된다. 생체 내 효소의 40% 이상이 금속이온을 필수로 포함하는 금속효소이다. 이들은 산소를 이용해 외부 물질의 독성을 제거하거나 필요한 생체분자를 합성한다. 금속효소에 의한 생체반응은 호흡을 통한 생명활동을 이해하는 데 중요한 열쇠이다. 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 생체모사 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 기작이 분석됐고 특히 연구가 가장 많이 진척된 구리-수퍼옥소에 대해서는 배위자가 미치는 효과들도 논의됐다. 배위자는 착물 중에서 중심 원자를 둘러싸고 배위결합하고 있는 이온 또는 분자를 가리킨다. 조재흥 교수는 "지금까지 밝혀진 금속-수퍼옥소 종의 합성방법, 특성, 다양한 반응성 연구를 통한 반응 기작 규명에 이르기까지 연구의 흐름을 파악할 수 있다"라며 "생체모사 촉매 개발 등 후속 연구 방향을 제시하는 데 기여할 것"이라고 연구의 의의를 설명했다. 이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업, 기초연구사업(중견연구, 선도연구센터)의 지원으로 수행됐다. 화학 분야 국제학술지 '코디네이션 케미스트리 리뷰(Coordination Chemistry Reviews)'에 1월 3일 게재됐다.
DGIST 연구팀이 생체내에서 중요한 역할을 하는 금속 효소의 중간체 종을 연구하기 위한 모방화합물로 금속-수퍼옥소 종을 합성하여 생체모사 촉매를 개발하는 데 막대한 기여를 하고, 화학 분야 국제학술지 '코디네이션 케미스트리 리뷰' 1월호에 실렸다.