바이오인

Chemical biology를 활용한 연구 개발 동향

요약문 

 화학적인 관점에서 생명현상을 해명하는 새로운 학문 분야인 chemical biology는 화학과 생 명과학의 융합이 바탕이 되는 통합적 연구영역으로 발전되고 있다. Chemical library로부터 high-throughput screening에 의해 유용한 화합물을 발견하고 그것을 사용하여 생명현상을 탐구한다. 예를 들어, 특정 단백질의 기능을 촉진하거나 저해하는 화합물을 동정한 후 화학 적으로 합성한 다음 그것을 probe로 하여 세포내부에서의 작동기작 및 표현형 해석 등에 이용한다. 본 원고에서는 화학을 출발점으로하여 생물학에 귀착하는 chemical biology의 개 념 및 실용 예를 정리하고 응용범위를 포함한 향후 전망에 대해 소개하고자 한다. 

Key Words: Chemical biology, 화학물질 스크리닝, probe 합성, 신약개발, 질병치료 

목 차 

1. 서론  

2. 본론      

   2.1. 국내외 chemical biology 연구 영역   

   2.2. Chemical biology에 이용되는 측정기술  

     2.2.1. 고전적 측정기술

     2.2.2. 분자간 상호작용 측정기

     2.2.3. 향후 요구되는 측정기기 및 측정법     

   2.3. 신약개발에의 응용     

   2.4. 암세포 검출에의 응용  

3. 결론  

4. 참고문헌 

1. 서론 

 최근 들어 생명과학은 기존의 단일 학문분야의 개념을 넘어 학문 간의 융합을 바탕으로 한 새로운 연구 체제로 발전되고 있다. 그중 하나가 화학과 생물의 융합에서부터 제창된 chemical biology 인데, 화학물질의 화학반응을 생명 현상과 연관 지어 생각함으로써 자연적인 생물 현상의 근본을 규명할 뿐만이 아니라, 생명현상을 제어하거나 발전시킴으로써 의약 분야에 도움이 되는 신기능성 물질을 디자인하거나 환경 친화적인 바이오 화학물질 합성 등의 유용 물질의 창출로 그 응용 범위를 넓힐 수 있다.  

생체 내부에서는 DNA, RNA, 단백질과 같은 고분자를 포함하는 다양한 생체 물질 및 저분자화합물이 복수로 상호작용하면서 항상성을 유지하고 있다. Chemical biology는 이러한 생체 내부 물질을 고도의 화학반응 집합체로 여기고 이들 물질의 분자적 상호작용을 연구하여 화학적 관점에서 생명현상을 해명해가는 새로운 학문 분야이다. 최근 들어 지놈 과학, 구조생물학 분야의 연구가 활발히 진행됨에 따라 유전자 및 단백질의 기능과 구조에 관한 많은 정보가 축적되고 있다. 더 나아가서는 생체 내부의 특정 현상을 일으키는 원인이 되는 생체 물질 간 상호작용에 대해서도 정보가 점점 늘어나고 있다. 이러한 정보를 바탕으로, 화학과 생물의 융합 영역인 chemical biology를 통하여 생체 내 물질 간의 상호작용을 제어 가능한 저분자화합물을 분자 레벨에서 디자인, 합성하는 것이 가능하다면 그 상호작용에 의해 일어날 수 있는 생명현상을 인공적으로 조절할 수 있고 난치병 치료 등에 응용될 수 있다.  

Chemical biology (화학 생물학)와 biochemistry (생화학)의 차이점은, biochemistry는 생체물질을 화학적으로 분석하고 화학 구조 및 화학 반응메커니즘에 대해 이해하고자 하는 학문영역임에 반해 chemical biology는 화합물 및 화합물 라이브러리에 관한 화학적 지식과 기술을 바탕으로 생명현상을 해명하는 새로운 학문 분야이며, 생체 내 고분자와 특이적으로 상호작용하는 저분자화합물을 probe로 하여 생체고분자의 기능을 해명한다. 즉, 생화학에서는 생명현상을 화학적으로 해명하고자 한다. 그 결과 해당계나 TCA 회로와 같은 대사 경로가 만들어져 cyclic AMP와 같은 second messenger의 존재가 밝혀짐에 따라 펩티드 호르몬 등의 구조가 해명되었다. 반면에, chemical biology는 화학과 생물학의 기반기술을 바탕으로 하여 생명현상의 key가 되는 기능성 분자를 설계, 합성하는 화학과 그것을 생명의 이해, 제어, 활용에 이용하는 생명과학, 의학, 약학을 융합한 연구영역이다. 구체적으로는, 발생 메커니즘을 탐구하는 발생 생물학, 세포 내 시그널 전달 규명 및 그 저해제의 개발 및 의약품에의 응용, 아직 알려지지 않은 생명현상을 밝혀내기 위한 분자 probe 및 분자 디바이스의 창출과 그 해석 시스템의 구축, 천연 및 인공 생체기능 분자 디자인과 화학합성 및 이러한 생체 기능 분자에 의한 생명현상의 해명 및 제어, 다양하고 풍부한 기능을 갖는 바이오재료의 창출, 약물전달 시스템 및 재생 의료의 응용을 목적으로 한 의료용 고분자 재료 개발 등이 chemical biology에 해당하는 학문영역이라 할 수 있다. 

...................(계속)

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