극지과학자가 들려주는 천연물 이야기

극지과학자가 들려주는 천연물 이야기

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Description
극지역의 생물체는 생물 활성을 지닌 광대한 미개발 천연자원이다.

자연계에서 화학물질의 다양성은 생물학적 혹은 지리적 다양성에 기반합니다. 그래서 천연물 연구자에게 극지는 무척이나 매력적인 곳입니다. 극지의 혹독한 환경에 적응한 생물에게서 독특한 활성 물질을 많이 찾을 수 있기 때문입니다. 남극과 북극에 사는 생물의 종류와 수는 많지 않아도, 활성을 갖는 화합물이 발견될 확률이 매우 높습니다.
하지만 극지 천연물은 활성 물질의 발견 확률은 높은 반면에, 시료의 획득이 매우 어렵습니다. 극지는 사람이 가기도 힘들고 가서도 혹독한 환경에 견뎌야 하기 때문입니다. 또한 시료의 채취도 매우 제한적입니다. 자연이 오랜 세월 유지한 생태계를 손상시키지 않아야 하기 때문입니다. 극지 천연물 연구는 이렇듯 시료의 확보에서부터 추출, 분리, 활성 검증, 구조 분석 등 모든 단계가 가시밭길입니다. 그래도 극지의 극한환경에서 살아남은 생물은 생물학적 활성을 갖는 화합물의 거대한 보물창고입니다. 가까운 미래에 극지 천연물은 인류의 건강을 책임질 매력적인 연구 분야로 과학자들에게 크나큰 가능성을 보여주고 있습니다.

“이 책은 천연물에 관심이 있는 일반인이나 학생들에게 천연물에 관한 정보를 제공하고 그들이 궁금해하는 점을 일부나마 해결하기 위한 목적으로 쓰여졌다. 천연물을 연구하는 데 있어 이론적인 내용들도 필요에 따라 언급하고 있으며, 실제로 천연물을 어떻게 추출하고, 추출물의 화학 성분들을 어떤 방법으로 분리 및 분석하는지 그림을 곁들여 설명했다. 특히 극지의 천연물에 대한 설명도 담아 극지 천연물을 전공하려는 학생들에게 동기를 부여하고자 하였다.”
_들어가는 글
저자

한세종

저자한세종은극지연구소책임연구원,과학기술연합대학원대학교극지과학교수.한국과학기술원에서생명화학공학으로박사학위를받고제약회사에서원료의약품개발업무를수행하였다.극지연구소에서극지의생물자원을탐사하여인류에게이로운물질을찾고효율적이며친환경적으로생산하는방법을구현하기위해여러사람들과연구하고있다.

목차

#차례
들어가며

1장.극지와천연물
1.1남극및북극이란?
1.2인공물과천연물

2장.천연물의역사와쓰임새
2.1천연물화학의역사
2.2.천연물신약
2.3.천연물화장품
2.4.천연물건강기능식품

3장.천연물연구방법
3.1시료채집
3.2시료전처리
3.3식물의구성성분
3.4이차대사산물의분리
3.5화합물의구조분석
3.6질병의이해
3.7극한을이겨낸생물들
3.7.1.남극의육상생물
3.7.2.남극의저서생물
3.7.3북극및툰드라의식생및특징

4장.극지의천연물연구
4.1항균활성을갖는물질들
4.2항암활성물질
4.3PTP1B저해제
4.4기타생물학적활성물질들

참고문헌
그림출처
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출판사 서평

극지와천연물
남극과북극을아우르는극지는‘매우춥다’거나‘지구의양끝’이라는생각을떠올리게합니다.극지는빛을비스듬히약하게받기때문에일조량이적도부근보다훨씬적습니다.그래서기온이매우낮고밤이몇달씩계속되는극야현상이나타납니다.하지만이렇게황량한극지에도많은생물이살아갑니다.특히극지방의여름에는덮인눈이일부녹으면서땅에형형색색의지의류와선태류가자랍니다.햇빛이닿는바닷속에는플랑크톤과해조류,크릴등의바다생물이번성합니다.그리고이런생물에는극지방의혹독한환경에적응하면서살수있도록오랜기간진화를통해만들어진특별한물질이존재합니다.
‘천연물’은생체에서생산되는물질로,자연에서발견된화합물을말합니다.인체의생리활동에영향을미치는물질로신약개발에큰도움이됩니다.천연물은넓게는일차대사산물이나이차대사산물의생산경로에서생성되는물질에서분리한순수한유기화합물을말하지만,의약분야로좁히면이차대사산물로제한됩니다.이차대사산물이란생존에반드시필요하지는않지만진화적으로유용한물질을말합니다.

천연물화학의역사와신약개발
‘천연물’이라는개념은유기화학의기초가마련된19세기초로거슬러올라갑니다.당시의유기화학은식물이나동물을구성하고있는물질을다루는화학이었습니다.이후천연물연구는활성을가진물질을추출하고분리하는것에서시작하여인공적으로합성하는시대를거쳐분자의입체구조및작용기작까지예측하는수준으로발전하였습니다.
우리가일상에서흔히접하는아스피린이나페니실린과같은약은물론이고,카페인과멘톨과같은물질까지천연물에서찾아낸화합물입니다.최근에는탁월한항암효과로잘알려진‘탁솔’이라는상표명의파클리탁셀이있습니다.또한2015년노벨생리의학상은말라리아치료에효과가좋은아르테미시닌을개똥쑥에서추출한과학자들이수상했고,‘타미플루’라는상표명으로잘알려진오셀타미비르는신종플루치료에효과가있는항바이러스제로잘알려져있습니다.

천연물연구의다양한방법들
천연자원연구는정보수집에서시작합니다.특정천연물의이용사례나연구기록이있는지를가장먼저알아봅니다.그후목표로하는천연자원에대한채집에들어가게되고,다음은시료의전처리과정을거쳐특정천연자원에함유되어있는유효성분을분리합니다.과연어떤화학구조의물질이특정질병치료에효과가있는지를검증함으로써천연물을이용한약의개발이시작됩니다.
천연물을이용해질병을치료할약을개발하려면질병에대한이해가필수적입니다.많은사람들이고통받고있는암은물론이고,파킨슨병이나알츠하이머병과같은퇴행성신경질환에대한연구도꾸준히진행되고있습니다.또한노화와관련된항산화과정을밝히는작업이활발하고,전세계인구의5%가앓고있다는당뇨에대한연구도많은관심을받으며진행되고있습니다.

극지의천연물연구
극지의천연물연구는,낮은온도와강한바람으로육상의동식물수가많지않아,해양생물이나미생물을중심으로이루어집니다.극지역은독특한환경과심한경쟁에의해다양한생물학적활성을가진새로운화합물이도출될가능성이상당히큽니다.생물학적활성의다양성은새로운생물학적천연물의발견의기회를제공합니다.남북극시료에서분리한여러균주들이여러병원성균주를사멸시키는항곰팡이활성을보였고,남극에서유래한특정균주가항암활성을보였다는연구도있습니다.현재까지항균,항암,항산화등과같은다양한활성을갖는이차대사산물이해면동물,자포동물,태형동물,연체동물,피낭동물,미생물및공생미생물,지의류등에서분리되었습니다.