2024년 노벨 화학상, 파리-수 대학의헨리 카간교수와 도쿄 과학대학교의켄소 소아이교수에게 수여되었습니다. 이 상은 화학 반응에서 키랄성을 제어하고 증폭하는 데 관련된 중요한 연구를 인정합니다. 그런데 키랄성은 무엇인가?
간단히 말해서, 일부 분자는 거울상으로 서로 대응되는 두 가지 형태로 존재할 수 있으며, 예를 들어 우리의 왼쪽 손과 오른쪽 손과 같습니다. 이들은 동일한 원자를 가지고 있지만, 공간적인 배열이 다릅니다. 이러한 현상을 분자 수준에서 엔안티오머라고 합니다.
이것은 매우 중요합니다. 왜냐하면 우리 몸도 키랄이기 때문입니다. 우리 단백질, 효소, 수용체는 매우 특정한 3차원 구조를 가지고 있으며, 이러한 두 가지 형태로 서로 다른 방식으로 상호 작용할 수 있습니다.
이것은 약물 역사상 가장 유명한 사례 중 하나로 이어집니다: 타리돌.
1950년대, 이 약은 진정제로 사용되었으며, 임신 중 구토를 치료하는 데에도 사용되었습니다. 이 약의 사용은 수천 명의 아이들이 심각한 기형을 겪게 되는 큰 비극을 초래했습니다.심각한 기형을 낳았포코멜리아를 포함하여,
타리도미드는 키랄 분자입니다: 그 중 하나는 진정 효과를 가지고 치료 효과를 나타내는 반면, 다른 하나는 태아의 기형을 유발하며 임신 중 발생합니다 – 하지만 당시에는 이를 알지 못했습니다. 이 사례는 분자의 3차원 구조가 화학적 구성만큼 중요할 수 있음을 매우 극적으로 보여주었습니다.
오늘날, 이는 활성 의약품 성분(API) 개발에서 핵심적인 문제입니다.
약에 따라, 다양한 키랄 형태가중요한 차이를 나타낼 수 있습니다활동, 대사 및 안전에 관한 내용. 따라서 제약 화학의 한 전략은 비대칭 합성을 개발하여 원하는 형태를 선호적으로 생산하고, 후속 분리 필요성을 줄이거나 제거하는 것입니다.
그리고 바로 이 맥락에서 노벨상을 수상한 연구가 중요합니다: 카간과 소이는 작은 키랄 차이가 화학 반응 중에 제어되고 증폭될 수 있음을 보여주었습니다.
또한 생명의 기원에 대한 매혹적인 연결 고리도 있습니다. 단백질에 존재하는 아미노산은 주로 L 형태로 존재하며, 많은 생물학적으로 중요한 당은 D 형태로 속합니다. 이러한 구성은 이러한 분자의 3차원 배열과 관련이 있으며, 마치 우리의 손처럼, 왼쪽과 오른쪽이 있습니다. 분자의 경우, L과 D라는 관례를 사용하여 두 형태를 구별합니다. 오늘날 우리는 이러한 선호가 어떻게 시작되었는지 연구하고 있으며, 특히 키랄 유기 분자가 운석에서 발견됩니다.
시리어스에서 분자의 행동에 대한 관찰
그러나 키랄 분자를 합성한 후에는 실제로 무엇을 생산했는지 알아야 합니다.
이때, 딕로이즘 시클릭과 같은 특성 분석 기술이 활용됩니다. 딕로이즘 시클릭은 브라질 국립 에너지 및 재료 연구 센터(CNPEM)의 시리우스 가속기에서 사용할 수 있는 기술 중 하나이며, 시리우스는 브라질에서 4세대 가속기 중 하나로, 4개의 4세대 가속기 중 하나가 캠피나스(SP)에 위치하고 있습니다. CEDRO는 시리우스의 한 광선 라인으로, 동기 광선을 사용하여 분자, 특히 단백질의 구조와 행동을 연구합니다.
단백질의 구조를 이해하는 것은 매우 중요합니다. 단백질의 3차원 구조에 변화가 생기면, 그 단백질이 어떻게 기능하는지에 완전히 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.
최근 브라질에서 널리 알려진 사례 중 하나는 다음과 같습니다.리토 수사 사건"Aviões e Músicas" 채널의 진행자였던, 크루츠펠트-야코브병, 즉 프리온 질환으로 진단된 사례입니다. 이 질환의 경우, 단백질이 비정상적인 형태로 변형되어 다른 단백질의 형태 변화를 유도하고, 신경 조직의 손상을 초래하는 과정이 발생합니다. 이는 단백질의 구조가 기능과 직접적으로 관련되어 있으며, 특정 상황에서는 질병 자체를 유발할 수 있다는 매우 흥미로운 예시입니다.
바로 이 때문에, 순환 이중굴절과 같은 기술이 중요합니다. 이러한 기술은 분자가 어떻게 구조화되어 있는지, 그리고 이러한 구조가 다양한 조건에서 어떻게 변화하는지 이해하는 데 도움이 됩니다.
CEDRO에서는 순환 이중굴절 실험을 위해 동기 광선을 사용합니다. 이 기술은 키랄 분자가 어떻게 순환적으로 편광된 빛과 상호 작용하는지, 그리고 그 구조와 조직에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있도록 합니다. 올해 노벨상 발표와 관련하여 흥미로운 연결고리를 제공합니다.
이러한 상호 작용 과정에서, 작은 화학적 비대칭성이 반응 중에 증폭되어 분자의 한 형태의 생성을 촉진할 수 있습니다. 이는 제약 분자의 개발에 중요하며, 이후 구조와 조직을 이해하기 위해 특성화해야 합니다.
이는 화학의 근본적인 문제와 생명의 기원, 제약 산업, 그리고 시리우스와 같은 대규모 과학 인프라에 대한 연구를 연결하는 예입니다.
림도마르 호세 칼럼비 알버querque는 컨설팅을 제공하지 않으며, 어떤 회사나 조직으로부터 이 기사를 통해 이익을 얻을 수 있는 자문을 받거나, 주식을 소유하거나, 자금을 지원받지 않았으며, 그의 학문적 직위를 제외한 다른 관련 관계는 밝히지 않았습니다.