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미국 과학자들이 핵공명진동 분광법으로 효소, 촉매, 생체 복합체의 화학 반응을 조절하는 수소 결합을 조사할 수 있다고 보고했다. 이번에 개발된 기술을 이용하면 광범위한 분야에서 사용 가능한 우수한 촉매 개발할 수 있게 된다. 관련 논문은 독일화학지인Angewandte Chemie에 게재되었다(DOI: 10.1002/anie.201810227 ).수소 결합은 생물학과 화학에서 발견되는 가장 기본적인 상호작용 중 하나이다. 수소결합은 물의 화학적인 특성 뿐 아니라 단백질과 핵산의 구조를 안정화시키고, 천연 및 합성 고분자의 구조를 안정화 시키는 역할을 한다.이번 연구에서는 수소결합이 금속효소와 금속이 함유된 촉매의 금속 중심의 반응성을 조절하는데 중요한 역할을 할 수 있음을 보였다. 그렇지만, 이차 배위 구체내의 수소결합이 체계적으로 변화하는지는 실험적으로 보고된바 없었다.촉매 작용에서, 효소 또는 합성 촉매는 다수의 중간 구조나 종을 생성하는 일련의 화학 반응에 일으킨다. 이런 화학 특징과 구조를 이해하는 것은 전체 반응을 이해하는데 중요하다.이번 연구의 책임자인 Yisong Guo 박사는 “반응성 중간체의 화학 반응을 철저히 이해하는 것이 C-H 작용기화에 대한 매우 효과적이고 선택적인 촉매를 설계하는 방법을 결정하는 핵심 단계이다. “다이옥신 활성 효소의 경우, 촉매의 핵심 중간체는 철-옥소(Fe-O)나 철-하드록소(Fe-OH) 종으로 DNA 생합성, DNA와 RNA 수리, 단백질의 번역후 변형, 항생제의 생합성 및 독성 물질의 분해들에 관여한다”고 박사는 설명했다. 이번 연구에서는 57Fe 핵자기 진동 분광기(NRVS)를 사용해서수소결합을 통한 이차 배위구체와 상호작용하는 합성 복합체의 Fe-O와 F-OH의 진동 주파수를 탐지했다고 밝혔다. 주파수의 변화는 각 유닛의 결합 세기에 대한 다양한 정보를 제공하며, 수소결합 세기의 정량적인 측정을 할 수 있게 한다고 연구팀은 보고했다. |
