남원우 교수팀, 산소발생 효소 화학반응 규명-네이처 케미스트리 발표
- 작성처
- 등록일2010.07.15
- 18132
물로부터 산소를 발생하는 효소의 화학 반응 규명
바이오융합과학과 남원우 교수와 오사카대 슈니치 후쿠주미(Shunichi Fukuzumi) 교수가 산소발생 효소의 화학반응에서 금속이온이 전자전달 속도를 높이는 메커니즘을 규명하고, 금속이온이 결합된 산소화 효소의 중간체 구조를 밝혀냈다.
이번 연구는 WCU(세계적연구중심대학) 지원사업인 '바이오 레독스 시스템 융합 연구사업'(단장 정낙신 교수)의 일환으로 남원우 석좌교수, 후쿠주미 교수, 이용민 박사(본교 특임교수)가 공동으로 진행했으며, 연구결과는 화학 분야 권위지인 네이처 케미스트리(Nature Chemistry) 온라인에 7월 11일자로 게재됐다.
남원우 교수팀은 순간적으로 존재하는 중간체의 존재와 모양을 규명하기 위해, 생체 내의 효소 대신에 실험실에서 합성하여 만든 인공효소를 사용해 극저온에서 다른 금속 이온이 결합한 중간체의 단결정을 얻고, X-선 회절법을 통해 구조를 분석했다. 또한 가시광선-분광광도계를 이용해 금속이온이 존재하지 않을 때는 인공 효소의 일전자 전달 반응만을 관찰되지만, 금속이온이 존재할 때는 인공 효소의 이전자 전달 반응을 관찰할 수 있다는 사실을 밝혔다. 이는 효소 반응에 금속이온이 중요한 영향을 미친다는 사실을 보여주는 것으로, 물로부터 산소를 발생시키는 인공효소 시스템 개발에 중요한 토대가 될 것으로 기대된다.
X-ray 회절법에 의해 저온에서 밝혀진 금속이온(Sc3+)이 결합된 반응 중간체의 구조(왼쪽 그림) 및 금속이온이 존재 여부에 따른 전자전달 반응의 비교 (오른쪽 그림).
이번 연구를 주도한 남원우 교수는 “생명체는 움직이는 공장”이라고 정의하고, “이번 기초학문의 연구결과를 보다 발전시켜 물을 산화시켜 물로부터 산소 및 다양한 산화제로 사용할 수 있는 과산화수소를 만들 수 있다면 오염이 없는 친환경성 대체에너지 및 촉매를 개발하는데 많은 정보를 제공할 것”이라고 이번 연구결과의 의의를 밝혔다.
이번 연구는 WCU(세계적연구중심대학) 지원사업인 '바이오 레독스 시스템 융합 연구사업'(단장 정낙신 교수)의 일환으로 남원우 석좌교수, 후쿠주미 교수, 이용민 박사(본교 특임교수)가 공동으로 진행했으며, 연구결과는 화학 분야 권위지인 네이처 케미스트리(Nature Chemistry) 온라인에 7월 11일자로 게재됐다.
남원우 교수팀은 순간적으로 존재하는 중간체의 존재와 모양을 규명하기 위해, 생체 내의 효소 대신에 실험실에서 합성하여 만든 인공효소를 사용해 극저온에서 다른 금속 이온이 결합한 중간체의 단결정을 얻고, X-선 회절법을 통해 구조를 분석했다. 또한 가시광선-분광광도계를 이용해 금속이온이 존재하지 않을 때는 인공 효소의 일전자 전달 반응만을 관찰되지만, 금속이온이 존재할 때는 인공 효소의 이전자 전달 반응을 관찰할 수 있다는 사실을 밝혔다. 이는 효소 반응에 금속이온이 중요한 영향을 미친다는 사실을 보여주는 것으로, 물로부터 산소를 발생시키는 인공효소 시스템 개발에 중요한 토대가 될 것으로 기대된다.
X-ray 회절법에 의해 저온에서 밝혀진 금속이온(Sc3+)이 결합된 반응 중간체의 구조(왼쪽 그림) 및 금속이온이 존재 여부에 따른 전자전달 반응의 비교 (오른쪽 그림).
이번 연구를 주도한 남원우 교수는 “생명체는 움직이는 공장”이라고 정의하고, “이번 기초학문의 연구결과를 보다 발전시켜 물을 산화시켜 물로부터 산소 및 다양한 산화제로 사용할 수 있는 과산화수소를 만들 수 있다면 오염이 없는 친환경성 대체에너지 및 촉매를 개발하는데 많은 정보를 제공할 것”이라고 이번 연구결과의 의의를 밝혔다.