"복잡한 분자 연결을 쉽게"..'클릭 반응' 연구, 노벨화학상 수상(종합)

버토지·멜달·샤플리스, 2022년 노벨 화학상 선정
쉽고 효율적으로 분자 연결 가능해지며, 화학·의학·생물학 발전 기여

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 2022년 노벨화학상은 분자를 쉽게 연결하는 '클릭 화학' 연구에 기여한 배리 샤플리스(Barry Sharpless), 모텐 멜달(Morten Meldal,) 캐럴린 버토지(Carolyn Bertozzi)에게 돌아갔다.

4일 오전 11시45분(현지시간) 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 2022년 노벨화학상 수상자를 이같이 발표했다.

배리 샤플리스는 미국 라호야 스크립스 연구소의 교수로, 모텐 멜달은 덴마크 코펜하겐 대학교의 교수로, 캐럴린 버토지는 미국 스탠퍼드 대학의 교수로 재직 중이다. 샤플리스 교수는 2001년 노벨화학상을 수상하기도 했다.

노벨위원회는 "2022년 노벨 화학상은 어려운 화학 합성 과정을 더 쉽게 만든 아이디어와 연구"라고 소개했다.

이어 노벨위원회는 "샤플리스와 멜달은 클릭 화학의 기초를 마련했고, 버토지는 클릭 화학을 살아있는 유기체에 적용해 새로운 차원으로 이끌었다"고 평가했다.

클릭 화학은 일상적인(온화한) 조건에서, 최소한의 부산물을 생성하는 등의 특징을 가진 화학 반응을 묶어서 부르는 개념으로 샤플리스 교수가 제안해서 발전시켰다.

클릭 화학을 응용하면 복잡한 두 분자를 비교적 쉽게 연결할 수 있다.

A분자와 B분자가 있을 때 두 분자를 연결해 A-B라는 인조 분자를 만드는 것은 쉬워 보인다. 하지만 실제로는 조건이 까다로울 수 있고 희귀한 촉매가 필요할 수도 있고, 독성이 있는 부산물이 나오는 등 다양한 조건을 고려해야하는 어려운 일이다.

화학반응 중에는 자석의 N극과 S극처럼 일상적인 조건에서도 알아서 잘 붙는 반응이 존재한다.

복잡하게 A와 B를 '직접' 연결하는 게 아니라, N극과 S극 같은 분자를 중간 다리 삼아 '우회적'으로 연결하는 것이 '클릭 화학'의 강점이다.

클릭 화학의 대표적인 반응인 구리 촉매 아지드-알킨 고리화 첨가 반응(CuAAC)은 '아자이드'와 '알카인'으로 불리는 두 분자가 합쳐져 '고리'를 만든다. 아자이드와 알카인은 마치 자석의 N극과 S극처럼 일상적인 조건에서도 서로 효율적으로 반응한다.

당초 목표인 A분자에는 아자이드를 붙이고, B분자에는 알카인을 붙인다. 'A-아자이드'와 'B-알카인'을 반응시키면, 'A-고리-B'같은 모양으로 A, B를 두 분자를 직접 연결하는 것보다 효율적으로 연결시킬 수 있다.

샤플리스 교수와 멜달 교수는 대표적인 클릭반응인 CuAAC 반응에 개발하는 데 기여했고, 버토지 교수는 클릭 화학의 영역을 실험관에서 생체로 확장시켰다.

'자석의 N극과 S극 역할'을 하는 분자를 원하는 두 분자에 각각 붙여, 비교적 쉽고 효율적으로 두 분자를 연결할 수 있게 되면서, 화학자들은 좀 더 자유롭게 분자를 다룰 수 있게 되었다. 이 기술은 의약품 개발 등 인조 분자 제작에 널리 활용되고 있다.

특히 버토지는 이 클릭반응을 세포 표면의 다당류에서 일어날 수 있게해, 세포에 일종의 표시를 할 수 있는 방법을 찾았다. 세포에 표시를 할 수 있게 되면서 각종 생물학적 반응 과정을 추적하거나, 특정한 세포만을 대상으로 의약품을 전달하는 기술이 발전했다.

노벨위원회는 "이번 수상자들의 발견은 화학을 기능주의 시대로 이끌어 인류를 크게 이롭게 했다"고 평가했다.

seungjun241@news1.kr

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