비타민 B2(리보플라빈)는 음식이 몸 속에서 에너지로 바뀌도록 돕는 보조 효소 역할을 한다. 국내 연구진이 세계 최초로 이 리보플라빈에 금속을 결합해, 전자를 전달하는 리보플라빈의 기능에 금속의 반응 조절 능력을 더한 새로운 인공 효소를 만드는 데 성공했다. 해당 기술은 자연 효소보다 더 정밀하고 안정적으로 작동해 에너지 생산과 환경 정화, 신약 개발 등 다양한 분야에 활용될 것으로 보인다.
KAIST는 11일 화학과 백윤정 교수 연구팀이 권성연 기초과학연구원(IBS) 박사와 진행한 공동연구를 통해 리보플라빈이 금속 이온과 결합할 수 있는 새로운 분자 시스템을 합성하는 데 성공했다고 밝혔다.
리보플라빈은 질소와 산소가 복잡하게 얽힌 고리 구조를 갖고 있어 금속이 선택적으로 결합하기 어려운 구조적 한계가 있는 것으로 알려져 있다. 이런 이유로 과학자들은 오랫동안 금속과 결합한 리보플라빈을 구현하지 못했다. 이번에 국내 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 플라빈 내에서 금속이 결합할 수 있는 자리를 분자 수준에서 설계하고, 금속을 붙잡는 리간드(ligand) 구조를 정밀하게 배치하는 금속화학적 접근법을 적용했다. 이를 통해 금속 주변의 전자적·공간적 상호작용을 정교하게 제어함으로써, 플라빈-금속 결합체의 안정적 합성에 성공했다.
이번 성과는 리보플라빈이 지닌 고유한 특성과 금속의 반응성을 하나의 시스템 안에 결합시킨 최초의 사례로, 화학 반응을 미세하게 조절하는 ‘금속 기반 인공 효소’ 개발의 가능성을 열었다. 백윤정 교수는 “자연에서 발견되는 플라빈의 한계를 넘어 생체 분자를 금속화학의 새로운 구성 요소로 확장했다”며 “이번 연구는 생체 분자를 기반으로 한 차세대 촉매와 에너지 전환 소재 설계의 새로운 방향을 제시한다”고 말했다.
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