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DGIST 망간 촉매 메커니즘 규명

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2019년 01월 26일 13:17 프린트하기

대구경북과학기술원(DGIST)
대구경북과학기술원(DGIST)

 

국내 연구진이 화학반응 속도를 조절하는 망간 촉매 능력을 한층 끌어올릴 방법을 알아냈다. 

대구경북과학기술원(DGIST) 신물질과학전공 조재흥 교수 연구진은 몸속 효소 촉매를 모방한 생체모사 촉매와 인공산화제의 고효율 산화 반응에서 망간 요오드실벤젠 화합물이 중간에 형성되고 산소와 결합해 새로운 성질을 갖는 과정을 규명했다고 24일 밝혔다. 


몸 안에서 벌어지는 여러 체내 반응은 여러 효소(단백질)들이 작용해서 일어난다. 효소들 가운데 특정 금속원자를 구성성분으로 갖는 ‘금속효소’는 몸에서 산화반응을 일으키기 위해 산소와 결합해 ‘금속-활성산소종’을 형성한다. 이를 이용한 분야에서는 효율적인 산화반응을 일으키기 위해 산소와 효소 결합을 도울 요오드실벤젠을 인공산화제로 쓴다. 


하지만 실제로는 산소가 금속효소에 전달되기 전 인공산화제가 금속효소의 금속원자와 먼저 결합해 금속-요오드실벤젠종을 형성해버리는 현상이 지속해서 벌어진다. 과학자들 사이에선 금속-요오드실벤젠종이 효소와 산소의 산화 반응에 미치는 영향이 어디까지인가를 놓고 많은 논의가 있었다.

 

조재흥 교수팀은 몸속 금속효소 중 망간 중심을 모방한 생체모사 망간착물과 인공산화제인 요오드실벤젠을 합성하는 연구를 시작했다. 이 과정에서 3가의 망간-요오드실벤젠종’이 결합된 중간체를 발견하게 되는데, 이는 아직 발견된 전례가 없다. 연구진은 단결정을 분석해 그 구조를 밝혔고 산화반응이 일어나는 메커니즘도 함께 증명했다.

 

조재흥 교수는 “이번 연구는 이제껏 발견된 적이 없던 3가의 망간-요오드실벤젠종을 발견하고 그 형성과정을 규명한 데 의미가 있다”며 “실용화까지는 아직까지 넘어야 할 산이 많지만 산화 반응에서 촉매 역할을 하는 효소의 효율성 제고를 위한 반응 메커니즘 연구를 지속해서 진행한다면 앞으로 효소 반응연구 분야 발전에 많은 이바지를 할 수 있을 것으로 전망한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 화학 분야의 최고학술지 ‘미국화학회지(JACS)’ 지난해 11월 28일에도 소개됐다. 

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