치매·파킨슨병 치료 천연물 '최초 합성'… 뇌질환 신약 개발 기대

KAIST 한순규 교수팀, 콩벌레 공생 곰팡이에서만 극미량 얻던 '허포트리콘' 화학 합성

KAIST 화학과 한순규 교수 연구팀이 콩벌레와 공생하는 곰팡이에서 발견된 천연 항신경염증 물질 '허포트리콘(herpotrichone) A, B, C'를 세계 최초로 합성하는 데 성공했다. (왼쪽부터)한순규 교수, 이유진 석박사통합과정, 김태완 석박사통합과정. KAIST 제공

국내 연구진이 콩벌레와 공생하는 곰팡이에서만 극미량 얻을 수 있는 희귀 천연물 '허포트리콘'을 화학 합성하는 데 성공했다.

이는 치매나 피킨슨병을 치료할 수 있는, 차세대 신경퇴행성 질환 약물 개발의 가능성을 제시했다는 평가다.

KAIST는 화학과 한순규 교수 연구팀이 콩벌레와 공생하는 곰팡이에서 발견된 천연 항신경염증 물질 '허포트리콘(herpotrichone) A, B, C'를 세계 최초로 합성하는 데 성공했다고 31일 밝혔다.

허포트리콘 천연물은 콩벌레의 공생균인 '허포트리시아(Herpotrichia) sp. SF09'에서만 극미량으로 얻을 수 있는 물질이다.

이 물질은 뇌 염증반응을 억제하는 항신경염증 효과가 매우 우수하다. 최근에는 철분 매개 세포 사멸(ferroptosis)을 억제해 신경세포를 보호하는 작용기전까지 확인, 뇌 질환 치료용 약물로의 가능성이 기대되고 있다.

한 교수 연구팀은 곰팡이에서 이 물질이 만들어지는 방식을 예상해 허포트리콘의 복잡한 구조를 연구실에서 화학적으로 만드는 방법을 고안했다.

핵심은 '딜스-알더(Diels-Alder) 반응'이라는 화학 반응이다. 두 개의 퍼즐 조각이 맞물려 하나의 고리를 만들 듯, 탄소 기반 파트너끼리 새로운 결합을 만들어 육각고리 구조를 형성하게 해주는 반응이다.

또 연구팀은 '수소결합'이라는 분자 사이의 약한 끌어당김 현상에 주목했다. 이 수소결합을 섬세하게 설계하고 조절해 반응이 원하는 방향과 위치에서만 일어나도록 정교하게 유도해 허포트리콘을 만들 수 있었다. 이에 엉뚱한 부산물 대신, 복잡한 구조의 허포트리콘 A, B, C를 모두 정확하게 합성할 수 있었다는 설명이다.

한 교수는 "이번 성과는 퇴행성 신경질환과 관련, 약리 활성을 갖는 자연계 희귀 천연물을 최초로 합성하고, 복잡 천연물의 생체모방 합성 원리를 체계적으로 제시한 연구"라며 "앞으로 천연물 기반 항신경염증 치료제 개발과 해당 천연물군의 생합성 연구에도 폭넓게 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.

해당 성과는 생명과학과 석박사통합과정 이유진 학생이 제1저자로, 화학 분야 최고 권위 학술지 중 하나인 미국화학회자(JACS)에 지난 16일자로 게재됐다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, KAIST UP 프로젝트, KAIST 그랜드챌린지 30 프로젝트, KAIST 초세대협업연구실사업의 지원을 받아 수행됐다.