단일 원자를 삭제할 수 있는 새로운 기술로 분자 설계 속도 향상

작성자: Louise Lerner, University of Chicago2022년 6월 20일

새로운 기술은 분자 구조를 구축하는 힘든 과정을 뛰어넘어 과학자들이 관심 있는 새로운 분자를 빠르고 쉽게 생성할 수 있는 방법을 제공합니다.

University of ChicagoFounded in 1890, the University of Chicago (UChicago, U of C, or Chicago) is a private research university in Chicago, Illinois. Located on a 217-acre campus in Chicago's Hyde Park neighborhood, near Lake Michigan, the school holds top-ten positions in various national and international rankings. UChicago is also well known for its professional schools: Pritzker School of Medicine, Booth School of Business, Law School, School of Social Service Administration, Harris School of Public Policy Studies, Divinity School and the Graham School of Continuing Liberal and Professional Studies, and Pritzker School of Molecular Engineering." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">시카고 대학의 화학자들은 이러한 혁신이 약물 발견을 가속화하는 데 도움이 되기를 바라고 있습니다.

새로운 항암제가 발표될 때마다 이는 수백명의 과학자들이 무대 뒤에서 새로운 분자를 설계하고 테스트하기 위해 수년을 보낸다는 것을 의미합니다. 약물은 효과적일 뿐만 아니라 가능한 한 안전하고 제조가 쉬워야 하며, 연구자들은 화학 구조에 대한 수천 가지 가능한 옵션 중에서 선택해야 합니다.

But building each possible molecular structure for testing is a laborious process, even if researchers simply want to change a single carbon atomAn atom is the smallest component of an element. It is made up of protons and neutrons within the nucleus, and electrons circling the nucleus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">원자.

시카고 대학의 화학자들과 제약회사인 Merck & Co.가 사이언스 저널에 발표한 새로운 기술은 이러한 과정을 뛰어넘어 과학자들이 관심 있는 새로운 분자를 빠르고 쉽게 생산할 수 있도록 하는 방법을 제공합니다.

이번 연구의 공동저자이자 시카고대 화학과 조교수인 마크 레빈(Mark Levin)은 “이를 통해 설계 과정을 완전히 다시 시작하지 않고도 복잡한 분자를 수정할 수 있다”고 말했다. "우리의 희망은 해당 프로세스에 소요되는 시간과 에너지를 줄여 발견을 가속화하는 것입니다."

연구자들이 분자를 고려하면서 테스트하고 싶은 조정 사항이 많이 있습니다. 예를 들어, 질소 원자 대신 수소 원자 쌍을 부착하면 신체가 약물을 더 쉽게 흡수할 수 있습니다. 아마도 하나의 탄소 원자를 제거하면 특정 부작용이 줄어들 것입니다. 그러나 실제로 새로운 분자를 만드는 것은 놀라울 정도로 어려울 수 있습니다.

"표면적으로는 작은 스위치처럼 보이지만 처음부터 다시 시작하지 않으면 고칠 수 없는 것들이 있습니다"라고 Levin은 말했습니다. "이것은 마치 집에 있는 욕실 하나를 다시 수리하는 것에 대해 시공업자에게 이야기하고 있는데 그가 '죄송합니다. 집 전체를 철거하고 처음부터 다시 시작해야 합니다.'라고 말하는 것과 같습니다."

지원 Mark Levin 교수(왼쪽)와 Ph.D. 시카고대학교 연구실에서 연구 중인 우지수 학생. 크레딧: Jason Thome

레빈의 연구실은 힘든 과정을 피하고 과학자들이 거의 완성된 분자에 한두 가지 변화를 줄 수 있도록 하는 것을 목표로 삼았습니다.

이 경우, 그들은 퀴놀린 산화물이라고 불리는 널리 사용되고 유용한 종류의 분자에서 단일 결합을 잘라내어 인돌이라는 다른 유형의 분자로 전환할 수 있기를 원했습니다. "본질적으로 우리는 단일 탄소 원자를 꺼내고 다른 모든 것은 마치 존재하지 않았던 것처럼 여전히 연결되어 있는 상태로 두기를 원합니다."라고 Levin은 말했습니다.

그들은 빛을 사용하여 특정 반응을 촉매하는 1950년대와 60년대의 오래된 기술을 발견했습니다. 그 방법은 강력하지만 무차별적이었기 때문에 오늘날에는 널리 사용되지 않습니다. 1960년대에 사용된 수은 램프는 빛의 전체 스펙트럼을 비췄는데, 이로 인해 과학자들이 원했던 반응뿐만 아니라 분자 내에서 너무 많은 반응이 일어났습니다.