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Candida spp. 산화환원 기구: 실제적 응용과 학구적 통찰을 위한 생물 촉매

전문가 제언: ○ 생물 촉매는 효소와 같은 천연의 촉매로서 유기화합물에 화학적 변형을 일으킨다. 분리한 효소나 세포 안에 있는 효소 둘 다가 이런 목적에 이용된다. 생물 촉매가 이용된 역사는 매우 길며 수천 년 전부터 포도주, 치즈 등 식품발효에 미생물이 이용되어 왔다. 백여 년 전부터 생물 촉매가 유기화합물의 변형에 이용되었고, 지난 30년 동안에 정밀 화학약품, 특히 제약공업 분야에서 생물 촉매의 이용이 꾸준히 증가하고 있다.

○ 생물 촉매는 일반 촉매에 비하여 몇 가지 장점을 갖고 있다. 유기합성에서 특정한 생성물을 높은 수득률로 얻기 위해서는 반응의 선택성이 매우 중요하다. 효소는 각각 반응하는 작용기가 다른 화학 선택성, 특정한 자리에서만 반응이 일어나는 자리특이성, 그리고 한 가지 거울상 이성질체에만 작용하는 에난시오머 선택성을 갖는다. 이런 선택성은 제약과 농약과 같은 순수한 거울상 이성질체를 합성하는 데 필요하다.

○ 필자들은 산화환원촉매를 생물 촉매로 사용하여 광범위한 키랄 구성 재료를 합성하는 방법을 소개하였다. 많은 산화환원효소가 Candida spp. 속에서 얻어졌으며 이 효소는 에난시오머 선택적 케토-환원, (탈)라세미화와 입체반전, 그리고 무차별적 이민 환원과 같은 매우 유용한 반응들을 촉매 한다. 산화환원효소는 NADH와 같은 보조인자를 필요로 하며 따라서 보조인자의 재생이 반드시 필요한데, 몇 가지 Candida spp. 탈수소효소들은 이런 재생에 매우 유용하게 쓰인다.

○ 대사에 관여하는 생체의 효소들은 기질의 입체구조를 분간할 수 있으며 따라서 생명체가 생존하려면 합당한 입체구조를 갖는 분자를 공급받아야 한다. 자연에 있는 아미노산은 L-구조이고 글루코오스는 D-구조이다. 따라서 입체이성질체인 D-아미노산이나 L-글루코오스를 먹이면 생물은 결국 죽게 된다. 그런데 화학적 방법으로 한 가지 종류의 순수한 거울상 이성질체를 합성하는 것은 대단히 어렵기 때문에, 여러 가지 선택성을 갖는 생물 촉매를 이용한 합성이 유리하며, 특히 의약품 합성에 유리하다.

저자: Daniela Gaminara
자료유형: 학술정보