울산과학기술원(UNIST)은 한국과학기술원(KAIST) 연구진과 함께 산화환원 비활성 금속(Redox-inactive Metal)의 종류에 따라 항암전구체 물질의 합성 반응이 달라진다는 사실을 새롭게 규명했다고 3일 밝혔다.

UNIST에 따르면 화학과 조재흥 교수팀은 KAIST 화학과 백무현 교수팀과의 공동 연구를 통해 산화환원 비활성 금속이 하이드록시메이토 코발트 합성에 관여한다는 사실을 알아냈다.

산화환원 비활성 금속은 반응성이 낮아 자기 자신은 산화되거나 환원되지 않지만, 금속 효소의 활성을 조절할 수 있는 금속 이온이다. 광합성 효소에 포함된 칼슘 이온이 대표적이다.

하이드록시메이토 코발트는 나이트릴(nitrile·탄소와 질소의 삼중결합으로 이뤄진 유기화합물)과 금속-활성산소 종이 반응해 생기는 물질이다.

암세포에서 과도하게 발현되는 특정 효소를 억제할 수 있어 암세포만 골라 죽이는 항암전구체 후보 물질로 꼽힌다.

연구 결과 산화환원 비활성 금속의 유무와 그 종류에 따라 나이트릴과 코발트-퍼옥소 종(금속-활성산소 종)이 반응해 합성되는 생성물이 달라졌다.

산화환원 비활성 금속이 없을 때는 두 물질이 반응해 항암전구체인 하이드록시메이토 코발트가 만들어졌지만, 약한 산 역할을 하는 산화환원 비활성 금속이 있을 때는 퍼옥시이미데이토 코발트가 합성됐다.

반면 강한 산이 있는 경우에는 나이트릴과 금속-활성산소 종이 서로 반응하지 않았다.

퍼옥시이미데이토 코발트는 하이드록시메이토 코발트 생성 화학 반응의 중간 단계 생성물로 밝혀졌다고 연구팀은 설명했다.

조 교수팀은 2017년 나이트릴과 금속-활성산소 종을 반응시켜 하이드록시메이토 코발트 합성에 최초로 성공한 바 있으며, 이번 연구로 퍼옥시이미데이토 코발트라는 반응 중간 단계 물질이 생성된다는 사실을 추가로 규명했다.

이번에 연구된 화학 반응은 나이트릴이 포함된 화합물을 전환하는 생화학 촉매 개발에도 응용할 수 있다.

나이트릴은 의약품, 농약, 고무 대체품 제조 등에 널리 쓰이는데, 질소와 탄소가 단단히 결합해 있어 활성화 반응을 일으키기 쉽지 않았다.

조 교수는 "생체 내 효소 반응에서 핵심 역할을 하는 산화환원 비활성 금속의 또 다른 기능을 알아냈다는 것과 이를 통해 나이트릴 활성을 조절했다는 점에서 학문적 의미가 크다"며 "향후 신약 개발 연구 등에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구 결과는 화학 분야 국제 학술지인 '미국화학회지'(JACS·Journal of American Chemical Society)에 7월 27일 자로 온라인 게재됐다.

연구 수행은 한국연구재단이 주관하는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업과 기초과학연구원의 지원으로 이뤄졌다.