KAIST 화학과 연구팀이 비타민 B2(리보플라빈, 플라빈)에 금속을 결합해 새로운 인공 효소를 개발했다. 이 연구는 리보플라빈의 전자 전달 기능에 금속의 반응 조절 능력을 더해, 자연 효소보다 정밀하고 안정적인 인공 효소를 구현한 세계 최초의 사례다.

 

KAIST 화학과 백윤정 교수 연구팀은 기초과학연구원(IBS) 권성연 박사 연구팀과의 공동연구를 통해 플라빈이 금속 이온과 결합할 수 있는 새로운 분자 시스템을 합성했다고 11일 밝혔다.

 

기존 플라빈은 질소와 산소가 복잡하게 얽힌 고리 구조를 가져 금속이 선택적으로 결합하기 어려웠다. 연구팀은 이러한 구조적 한계를 극복하기 위해 플라빈 내 금속 결합 부위를 분자 수준에서 설계하고, 금속을 붙잡는 리간드(ligand) 구조를 정밀하게 배치하는 금속화학적 접근법을 적용했다.

 

 

그 결과 금속 주변의 전자적·공간적 상호작용을 정교하게 제어해 플라빈-금속 결합체를 안정적으로 합성하는 데 성공했다. 이번 연구는 플라빈의 고유 특성과 금속의 반응성을 하나의 시스템에 결합시킨 최초의 사례로, 화학 반응을 정밀하게 조절할 수 있는 금속 기반 인공 효소 개발의 가능성을 제시했다.

 

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.

 

이번 연구에는 KAIST 화학과 니투 싱 박사와 임하늘 석박사통합과정이 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 국제 학술지 Inorganic Chemistry 11월 5일 자에 게재됐으며, 표지 논문으로 선정됐다. 또한 ACS가 발행하는 90여 종의 저널 전체에서 하루 한 편만 선정되는 ACS Editors’ Choice에 포함돼 연구의 중요성을 인정받았다.

 

연구에는 KAIST 백윤정 교수, IBS 권성연 박사, IBS 김동욱 박사가 참여했으며, 과학기술정보통신부의 개인기초연구사업 ‘우수신진연구’와 산업통상자원부의 ‘소재부품개발사업’ 지원을 받아 수행됐다.

 

헬로티 이창현 기자 |