-
한순규 교수, 천연 물질인 플루게닌C 합성에 성공
우리 대학 화학과 한순규 교수 연구팀이 새로운 방식의 화학반응을 이용해 자연 상태에서 존재하는 천연물을 인위적으로 제작하는 데 성공했다.
연구팀은 분자 간 화학반응의 일종인 라우훗-쿠리어 반응(Rauhut-Currier 반응, RC 반응)을 이용해 이합체 천연물인 플루게닌 C를 합성했다.
전상빈 석박사통합과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 화학 분야의 국제 학술지 ‘미국화학회지(JACS : Journal of the American Chemical Society)’ 5월 10일자에 게재됐다.
천연물 전합성(Total Synthesis)은 순차적 화학반응을 통해 자연에 존재하는 천연 물질을 실험실에서 인위적으로 합성해내는 연구 분야이다.
이 과정은 각 단계의 화학반응이 모두 성공적으로 이뤄져야만 목표하는 분자에 도달할 수 있어 높은 수준의 인내심, 창의성 등이 요구된다. 학계에서는 천연물 전합성 학자를 가리켜 ‘분자를 다루는 예술가’로 부르기도 한다.
이번 연구는 분자 간 라우훗-쿠리어 반응을 전합성에 응용한 최초의 사례이다. 라우훗-쿠리어 반응은 1963년 라우훗과 쿠리어에 의해 보고된 반응으로 친핵체 촉매에 의해 진행되는 현상이다.
기존의 분자 간 라우훗-쿠리어 반응은 150도 이상의 고온 및 고농도 용액에서 유독한 촉매를 통해 비 선택적으로 진행된다는 한계가 있어 천연물 전합성에 적합하지 않았다.
연구팀은 문제 해결을 위해 반응물 내부에 친핵체를 위치시켰다. 이를 통해 상온의 옅은 용액에서 촉매 없이 간단한 염기성 시료를 첨가시키는 것만으로도 라우훗-쿠리어 반응을 이끌어 낼 수 있음을 확인했다.
연구팀은 이 반응 조건을 이용해 시중에서 구입 가능한 아미노산 유도체를 12단계를 거쳐 플루게닌 C라는 천연물질로 합성하는 데 성공했다.
한 교수는 “이번 연구는 라우훗-쿠리어 반응의 효율성과 선택성을 획기적으로 향상시킨 발견이다”며 “기존에는 합성할 수 없었던 다양한 천연물, 신약 또는 유기재료를 합성할 수 있는 길이 열렸다”고 말했다.
이번 연구는 KAIST의 정착 연구비, 하이리스크하이리턴(HRHR) 및 RED&B(Research, Education, Development & Business) 과제, 한국연구재단의 신진연구자 지원사업, 기초과학연구원 분자활성 촉매반응 연구단의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 대표적인 이합체-소중합체 세큐리네가 알칼로이드
그림2. 플루게닌 C의 합성 경로
2017.05.19
조회수 14547
-
빛을 이용한 약물효소반응 촉진 플랫폼 개발
우리 대학 신소재공학과 박찬범 교수와 생명화학공학과 정기준 교수 연구팀은 빛으로 약물효소반응을 유도할 수 있는 새로운 반응 플랫폼을 개발했다.
연구결과는 지난 12일, 화학분야의 세계적 학술지인 ‘앙게반테 케미’에 후면 표지논문으로 게재됐다.
이 기술을 활용하면 저가의 염료로 고지혈증 등의 심혈관질환 치료제 및 오메프라졸과 같은 위궤양 치료제 등 고부가가치 의약품 생산이 가능할 것으로 보인다.
시토크롬 P450(cytochrome P450)은 생물체 안에서 약물 및 호르몬 등의 대사 과정에서 중요한 산화반응을 수행하는 효소이다. 사람에게 투여되는 약물의 75% 이상의 대사를 담당하고 있기 때문에 신약개발 과정에서 핵심적인 요소로 알려져 있다.
시토크롬 P450의 활성화를 위해선 환원효소로부터 전자를 받아야 하며 전달물질인 NADPH(생물 세포 내의 조효소)가 필요하다. 하지만 NADPH의 높은 가격 때문에 시토크롬 P450의 활용은 실험실 수준에 머무르고 있었으며, 산업적 활용에도 제 역할을 다하지 못했다.
연구팀은 NADPH 대신 빛에 반응하는 감광제인 에오신 Y를 활용해 대장균 기반의 ‘전세포 광-생촉매’ 방법을 개발했다. 저가의 에오신 Y를 빛에 노출시켜 시토크롬 P450의 효소반응을 촉진하여 고가의 대사물질을 생산한다는 원리다.
박 교수는 “이번 연구를 통해 산업적 활용에 제한이 컸던 시토크롬 P450 효소의 활용이 수월해졌다” 며 “우리의 기술은 시토크롬 P450 효소가 고부가가치 의약 물질을 생산하는데 큰 도움을 줄 것이다”라고 말했다.
박찬범, 정기준 교수(교신저자)의 지도아래 박종현 박사과정 학생, 이상하 박사가 주저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구자사업과 글로벌프론티어사업, KAIST HRHRP (High Risk High Return Project)의 지원으로 수행됐다.
□ 그림설명
그림1. 빛으로부터 에오신 와이 (eosin Y, EY)를 통해 시토크롬 P450 효소로 전자를 전달하는 모식도
그림2. 연구결과를 설명하는 1월 12일자 ‘앙게반테 케미’ 후면 논문 표지
2015.01.21
조회수 13691
-
수리과학과 최건호교수 연구팀, 새로운 파생금융상품이론 발표
수리과학과 최건호 교수가 파이낸셜 뉴스 주최로 지난 26일 조선호텔에서 열린 ‘제7회 서울 국제 파생상품 컨퍼런스’에 초청을 받아 그동안 연구실에서 이룬 연구결과를 발표했다. 그 내용은 파생상품에 의하여 초래된 금융 위기를 극복하고 파생상품 산업의 재도약에 기여할 수 있는 ’부도(default)시 보장 파생상품의 가격 공식’과 ‘새로운 주가 모델에 의한 옵션 가격 공식’에 관한 것이다.
영화에 나오는 ‘쥬라기 공원’은 위험에 대비해 잘 설계된 컴퓨터 프로그램에 의해 제어됐다. 하지만 애초에 작지만 알려지지 않은 변수들이 있고 미래를 예측하기에 충분한 정보를 얻을 수 없어서 실패가 예견된 것이었다. 금융시장은 전 세계 시장의 통합, 대규모 트레이딩, 파생상품 도입으로 인한 높은 복잡성, 순간적인 계약 체결, 전 지구적인 24시간 트레이딩 등의 면모를 볼 때 완전제어가 불가능한 ‘쥬라기 공원’과 비슷하다고 볼 수 있다.
이 같은 측면에서 모든 가능성을 고려해 어떠한 위기도 막아내려 노력하지만 시장은 작은 변수에 좌우되므로 완벽히 예측하기란 불가능하다. 시스템의 예측 가능성을 높이고 안정화하는 방법은 파생상품 거래를 어느 정도 규제해 복잡도(complexity)를 낮추고 시장의 투명성, 시장참여자들의 도덕성을 제고하는 것이 최선이다. 특히 수학적 아이디어를 금융상품으로 연결시킨 경우 적용 이전에 테스트부터 실시해 위험을 줄여야 한다.
이번에 발표된 금융이론은 크기가 큰 포트폴리오에서 부도 시점을 빠르게 계산하는 ‘바스켓 디폴트 스왑 계산법’, 각 회사가 부도날 경우 나머지 시장에 있는 회사들의 부도 확률도 산술적으로 같이 상승하는 부도 도미노 효과를 다룬 ‘감염 모형(Contagion Model) 이론‘ 등이다. (공동연구자: 수리과학과 장현진) 감염 모형은 50개의 기업이 2%씩 부도날 확률이 있을 경우 두 회사가 부도났을 경우 남은 48개의 회사는 부도 확률이 6%로 상승한다는 식이다.
또한, ‘GARCH Intensity 모형(공동연구자: 수리과학과 이경섭)’은 실제 주식시장 거래와 같이 일정한 기본가격 차이만큼 오르거나 내리는 등 좀 더 현실적인 주가 움직임을 가정한 것으로, 표준적인 이론인 블랙-숄즈 모형보다 정확한 콜옵션 가격을 구할 수 있다.
이 연구는 KAIST 고위험 고수익 사업(High Risk High Return Project, HRHR)의 지원을 받아 수행했다.
2009.08.28
조회수 14001
-
고위험.고수익 연구(High Risk High Return Project) 첫 워크샵 개최
- 2008년 선정된 총 44개 과제의 연구과정 및 성과 발표
- 다양한 분야에서 고위험, 고수익 연구를 수행해 온 교수 및 학생들의 노력을 확인하는 자리가 될 것
KAIST(총장 서남표)가 지난 해 역점적으로 추진해온 고위험/고수익 연구(High Risk High Return Project, 이하 HRHRP)의 첫 워크샵을 오는 14일 교내 창의학습관에서 개최한다.
HRHRP는 서남표 총장의 KAIST 2단계 주요 개혁방안 중 하나로, 실패할 위험이 있으나 성공할 경우 획기적인 성과를 거둘 수 있는 아이디어를 공모하여 이를 적극 지원하는 연구사업이다.
기존의 정량적인 평가를 지양하고 아이디어의 독창성과 잠재된 영향력을 가장 중요한 평가기준으로 삼으며, 전임/비전임 교수, 연구원, 학생 등 연구책임자의 신분제한을 없애고, 방대한 분량의 과제제안서 및 보고서를 대폭 간소화하여 연구자의 행정적 부담을 줄이는 등 획기적인 운영방식을 통하여 KAIST의 연구문화를 혁신할 사업으로 주목받고 있다.
현재 달 착륙 탐사 선행연구, 얼음 연료전지와 얼음 자석을 위한 얼음공학, 무정차 고속열차 개발, 떠다니는 항구(Mobile Harbor), 원유유출사고 시 방재를 위한 연구 등 학문․경제․사회적으로 파급효과가 클 것으로 기대되는 연구과제들이 수행되고 있다.
2008년에 선정된 총 44개 연구과제(교수 40명, 학생 4명)의 아이디어, 연구과정 및 성과가 3개의 세션으로 나뉘어 이번 워크샵에서 발표된다. 이외에도 모든 과제의 연구내용을 한 눈에 볼 수 있는 포스터 44점과 달 착륙선 모델(연구책임자 : 항공우주공학전공 권세진교수), 원유유출방재를 위한 협업로봇(연구책임자 : 산업디자인학과 김지훈학생, 박사과정)등 연구결과 얻어진 시제품도 함께 전시될 예정이다.
<행사일정>○ 일 시 : 2009.1.14(수) 09:00~18:00○ 장 소 : 대전 KAIST 창의학습관 터만홀, 101호, 102호
○ 주 최 : KAIST 연구처
○ 일 정 : 첨부된 일정표 참조
2009.01.08
조회수 17234