복어의 독은 오피오이드 진통제에 대한 잠재적 대체물질이다.
연구원들이 실험실에서 소위 테트로도톡신을 인공적으로 생산.
합성 과정은 고독성 물질의 산업 생산을 위한 길을 열어 줄 수 있으며, 연구 및 제약 생산에 새로운 가능성을 제시한다.

 

오피오이드 대체 물질
복어의 독은 일반적인 오피오이드 진통제에 대한 잠재적 대체물질이다.
연구원들이 실험실에서 소위 테트로도톡신을 인공적으로 생산하는 새로운 방법을 발견했다. 이들의 합성 과정은 고독성 물질의 산업 생산을 위한 길을 열어 줄 수 있으며, 연구 및 제약 생산에 새로운 가능성을 제시한다.

▲ 미국령 사모아 국립 공원의 기니 새복 (Arothron meleagris)이 몸을 부풀리고 있다.

복어는 우리나라 나 일본에서 진미로 여겨지지만 복어를 먹을 때는 항상 스릴이 함께 한다.
자칫 물고기 요리가 잘못됐으면 크게 나쁜 결과를 초래하기 때문이다.
그 이유는, 이 바다 생물이 강력한 신경독 테트로도톡신(TTX)을 함유하고 있는데, 이 물질은 심각한 마비 증상과 심지어 사망까지 유발할 수 있다. 이미 1~2 mg(밀리그램)이면 성인의 치사량에 해당한다.

따라서 유럽 연합에서는 식품 수입 및 복어 요리가 금지됐다.
하지만 복어와 복어의 독은 요리사가 아니라 의사에게 관심을 불러 일으킨다.
최근 연구에 따르면 TTX는 통증을 완화하고 일반적인 오피오이드의 대안이 될 수 있다.
생분해성 폴리머와 결합하여 신체의 독은 매우 느리게 그리고 소량만 방출되므로 안전한 치료제가 된다.

매우 복잡한 구조

독소를 더 연구해서 언젠가는 약물로 제조하기 위해 과학자들은 현재 간단하고 신뢰할 수 있는 합성 경로를 찾고 있다. 실험실에서 천연물을 어떻게 인공적으로 재현할 수 있을까?
일부 연구팀은 최근 몇 년 동안 가능한 첫 번째 방법을 제시했다.
나고야 대학의 케이고 무라카미(Keigo Murakami)와 동료들은 또 다른 합성 경로를 제시하고 있다.

일반적인 원료로부터 테트로도톡신을 생산하는 것은 결코 쉬운 일이 아니다.
신경독은 독특하고 매우 복잡한 구조를 가지고 있기 때문이다.
과학자들이 설명하듯이 이 물질은 일종의 새장(삼환식 오쏘에스터/오르토에스테르)와 많은 생물학적 분자의 중요한 구성 요소인 순환 구아니딘 성분으로 구성된다. 테트로도톡신 뼈대는 고도로 산화되고 5개의 하이드록실 그룹을 갖는다.

▲ 녹색 복어 (Dichotomyctere fluviatilis), 독일 칼스루에 동물원 Zoo Karlsruhe, Karlsruhe, Deutschland.

천연물을 어떻게 재현할까?

이 구조를 합성하기 위해 무라카미와 동료는 한 실리콘 함유 성분과 한 에논(Enon)으로 시작했다. 에논은 케톤의 특별한 형태이다. 소위 딜스-애들러 (Diels-Adler) 반응은 탄소 원자 사이의 결합이 형성되는 두 가지 출발 물질 사이에서 발생한다. 결과는 하이드록실 그룹을 정확하게 연결하고 나중에 "케이지"를 구성 할 수 있도록 적합한 공간 배열을 갖는 삼환 중간생성물이다.

필요한 구아니딘-성분을 위해, 연구원들은 먼저 특수 반응 시퀀스를 사용하여 아미노기를 도입한다. 케이지 구조에 필요한 브릿지는 여러 단계로 구축되고 하이드록시 메틸기가 케이지에 부착된다. 마지막으로, 테트로도톡신은 추가 반응 단계를 통해 형성된다.

▲ 복어 회

고통받는 사람들을 위한 희망

새로운 공정으로, 실험실에서 복어 독을 재생해 산업적으로 생산할 수 있는 또 다른 방법이 있다. 과학자들이 강조한 것처럼 신경독의 정확한 복제물 만이 가능할 뿐만 아니라, 개별 성분이 교환되면, 구조적으로 관련된 다른 분자는 그들의 반응 과정으로 쉽게 합성 할 수 있다.

테트로도톡신과 같은 천연 물질에 기초한 새로운 진통제는 특히 심각한 만성 통증이 있는 ​​환자에게 새로운 희망을 의미 할 수 있다. 때때로 오피오이드만이 암이나 다른 질병으로 인한 통증에 도움이 되기 때문이다. 이러한 아편 유도물질은 매우 짧은 시간내에 중독될 수 있으며 과다 복용은 치명적일 수 있다.
(Angewandte Chemie, 2020; doi : 10.1002 / anie.201916611)

출처 : 독일 화학자 협회 e.V./ Wiley

[더사이언스플러스=문광주]

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