“산소화 효소 프로젝트로 철 성분 함유한 효소의 작용 원리 밝혀 허혈성 질환을 치료하고 고분자 합성에

“산이 거기에 있기 때문에 오르는 것처럼 생체 내에 효소가 있기 때문에 연구를 한다.

” 우리 학교 남원우 교수(화학 전공)의 말이다.

그는 현재 ‘생체모방을 통한 산소화 효소의 화학 반응 규명 및 인공 효소 시스템의 창출’에 대해 연구하고 있다.

인체 내에서 일어나는 여러가지 화학 반응을 이해하는 것은 자연과학 뿐 아니라 공학·제약학·의학 등 모든 분야에서 가장 기초적이고 중요한 작업이다.

체내의 산소화 효소 반응 원리를 이용해 신약 개발과 나노과학기술에 응용하려는 그의 시도가 성공한다면 우리 나라는 제약과 공학 분야에서 눈부신 발전을 이룰 수 있다.

그의 연구를 살짝 들여다 보자. ▷체내의 산소화 효소 작용을 여러 분야에 응용 그의 연구 과제인 ‘산소화 효소 프로젝트’의 목적은 생명 현상을 이해하고 생체의 반응을 모방하려는 것이다.

즉 신체의 순환 과정을 인공적으로 조절하고, 이를 촉매 및 신약 개발에 이용하고자 하는 것. 이는 21세기 과학에서 가장 주목받는 분야이기도 하다.

특히 금속 이온(철·마그네슘 등)을 함유한 효소의 작용 원리와 과정을 연구하면 효소의 화학 반응을 보다 잘 이해할 수 있다.

이처럼 효율성이 뛰어난 효소 반응 과정을 산업이나 약품 제조에 응용하려는 시도가 전 세계적으로 행해지고 있다.

이번 연구는 신체 내의 산화반응에서 촉매 작용을 하는 산소화 효소의 작용을 모방, 이 때 형성되는 인공 효소 촉매 시스템으로 새로운 개념의 약품을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

▷중간체를 합성해 활발한 반응 유도 산소화 효소는 철 성분을 함유한 효소이다.

이는 호르몬 변화와 노화의 원인 물질인 활성산소를 제거한다고 알려져 왔을 뿐, 지금까지 작용 과정은 밝혀지지 않았다.

이 효소는 체내에 들어온 산소를 이용해 에너지를 만들고 세포의 손상을 막는다.

또 이는 물에 잘 녹지 않는 지방 등의 체내 노폐물을 산화시켜 오줌이나 땀 등으로 분비시키는 역할도 한다.

뿐만 아니라 산소화 효소는 산소 분자의 결합을 끊어 원자 수준으로 바꾼 뒤 산소 대사로 연결시키는 작용을 한다.

남원우 교수 연구팀은 이 과정에서 아주 짧은 순간 ‘중간체’가 형성된다는 사실을 발견했다.

이 중간체의 구조도 이미 확인했다.

이번 프로젝트는 바로 ‘중간체를 합성해 그 활발한 반응성을 이용한다’는 점에서 독창적이다.

나아가 그는 색소(Heme)산소화 효소와 비색소(Nonheme)산소화 효소의 반응성을 이용해 산소화 효소의 비밀을 밝히려는 연구를 진행하고 있는데 이 역시 세계적으로 누구도 시도한 적이 없는 새로운 아이디어로 인정받고 있다.

이는 체내의 산소 대사작용 원리를 밝힌 것으로 생명 현상의 신비를 푸는 실마리가 될 것이다.

▷허혈성 질환 치료에 청신호 미세한 나노 크기의 산소운반체에 생체 내의 산화·환원 반응 물질인 포르피린을 결합해 신약 개발에 이용할 수 있다.

이는 혈액내의 산소 공급과 산화·환원 반응을 원활히 해줌으로써 혈액 부족으로 야기되는 허혈성 질환(뇌졸중·심장병 등)을 치료 가능케 한다.

현재 이 치료제의 시장 규모는 국내 약 6천억 원, 세계적으로 약 12조 원에 이르므로 의약품의 수입 대체는 물론 수출까지 할 수 있을 것이다.

또한 체내의 지능성 촉매 반응을 이용해 고분자 물질의 합성도 유도할 수 있다.

이를 공업이나 각종 산업 분야에 적용하면 저렴하고 손쉽게 원료를 합성할 수 있다.

뿐만 아니라 이 반응은 생체의 작용과 원리가 같으므로 공정 과정에서의 환경 오염도 줄일 수 있다.

그의 연구는 지난 7월, 과학기술부 주관 ‘2003 창의적 연구진흥사업’으로 선정됐다.

지난 2월 국제적인 과학 학술지인 사이언스지에서는 그의 논문에 대해 ‘지난 20여년 간 꿈 속에서 상상했던 산소화 효소의 작용 기능을 밝혀낸 매우 고무적인 결과’라고 평가하기도 했다.

“연구는 하루아침에 이뤄지는 것이 아니라 많은 선행 연구 과정을 거쳐 탄생하는 것”이라며 학문에 대한 한결같은 열의를 드러내는 남원우 교수. 9년 후 그가 화학계에 몰고 올 변화가 더욱 기대된다.

저작권자 © 이대학보 무단전재 및 재배포 금지