원호식 연구실
화학분자공학과
원호식
원호식 연구실은 분석화학을 기반으로 한 생체분자 구조 분석과 금속착물 합성 및 특성 연구에 특화된 연구실입니다. 본 연구실은 핵자기공명분광법(NMR)을 중심으로 다양한 분광학적, 계산화학적 기법을 융합하여 생체분자 및 금속착물의 구조와 기능을 심층적으로 규명하고 있습니다.
특히, 아포지단백 B-100, 아포지단백 A-I 등 주요 단백질의 모사 펩타이드 구조를 NMR과 분자 동역학 시뮬레이션을 통해 해석함으로써, 항원-항체 반응 메커니즘과 질병 관련 단백질의 구조적 특성을 밝히는 데 주력하고 있습니다. 이러한 연구는 심혈관 질환, 동맥경화 등과 연관된 생체분자의 산화 및 항체 반응 연구에 중요한 기초 자료를 제공합니다.
또한, 연구실은 니켈, 코발트, 구리, 아연 등 다양한 전이금속을 포함한 보조효소 F430 모델 착물, 메탈로펩타이드, 유기-금속 복합체의 합성과 구조 분석을 수행하고 있습니다. 이를 통해 금속이온이 생체 내에서 촉매로서 수행하는 역할과, 금속착물이 촉진하는 화학적 환원·산화 반응의 메커니즘을 심도 있게 연구하고 있습니다. 환경오염물질 제거, 신소재 개발, 에너지 전환 등 다양한 응용 분야로의 확장도 활발히 이루어지고 있습니다.
연구실은 또한 환경분석 및 정밀화학 분야에서도 두각을 나타내고 있습니다. 염색 폐수 내 난분해성 유기물질 분석, 미생물을 이용한 중금속 및 유기오염물질 제거, 신형 방오제 및 환경유해물질의 분석 등 환경공학적 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 다학제적 접근을 통해 실질적인 환경문제 해결과 지속가능한 발전에 기여하고 있습니다.
원호식 연구실은 분석화학, 생명과학, 환경공학, 재료과학 등 다양한 분야의 융합연구를 통해, 기초과학의 심화와 더불어 실용적 기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 앞으로도 첨단 분석기술과 창의적 연구를 바탕으로, 생명현상 규명, 환경보호, 신소재 개발 등 다양한 사회적 요구에 부응하는 연구를 지속적으로 전개할 계획입니다.
생체분자 및 펩타이드의 구조 분석을 위한 NMR 기반 분석화학
본 연구실은 핵자기공명분광법(NMR)을 기반으로 한 분석화학 연구를 통해 생체분자, 특히 펩타이드 및 단백질의 구조와 기능을 심도 있게 규명하고 있습니다. 아포지단백 B-100, 아포지단백 A-I 등 주요 생체분자의 모사 펩타이드(mimetic peptide) 구조를 NMR과 분자 동역학 시뮬레이션을 결합하여 해석함으로써, 이들 분자의 항원 특이성 및 생물학적 기능을 밝히는 데 주력하고 있습니다. 이러한 연구는 심혈관 질환, 동맥경화 등과 연관된 단백질의 산화 및 항체 반응 메커니즘을 이해하는 데 중요한 기초 자료를 제공합니다.
연구실에서는 다양한 2D-NMR 실험(COSY, TOCSY, NOESY 등)을 활용하여 펩타이드의 신호 할당 및 거리 정보를 확보하고, 이를 바탕으로 거리 기하학(DG)과 분자 동역학(MD) 계산을 통해 입체 구조를 도출합니다. 실험적으로 얻은 NOE 스펙트럼과 계산된 결과를 비교하여 구조의 신뢰성을 검증하며, CD(원형 이색성) 스펙트럼 등 보조 분석법도 병행하여 이차 구조를 확인합니다. 이러한 다각도의 분석은 펩타이드의 β-시트, α-헬릭스, 랜덤 코일 등 다양한 구조적 특성을 정밀하게 규명하는 데 기여합니다.
이러한 연구 성과는 생체분자의 구조-기능 상관관계 해석뿐만 아니라, 항체 개발, 질병 진단용 바이오마커 탐색, 신약 후보물질 설계 등 다양한 바이오 및 의약 분야로의 응용 가능성을 높이고 있습니다. 특히, NMR 기반 구조 분석은 생체 내 환경에서의 분자 거동을 실시간으로 관찰할 수 있어, 기존의 결정 구조 분석법 대비 더 실제적인 생리적 정보를 제공한다는 점에서 큰 의의를 지닙니다.
금속착물 및 촉매 시스템의 합성 및 구조 특성 연구
본 연구실은 다양한 금속착물 및 촉매 시스템의 합성과 구조 특성 연구에도 중점을 두고 있습니다. 특히, 니켈(Ni), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn) 등 전이금속을 포함한 보조효소 F430 모델 착물, 메탈로펩타이드, 그리고 다양한 유기-금속 복합체의 합성 및 구조 규명을 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 금속이온이 생체 내에서 촉매로서 수행하는 역할과, 금속착물이 촉진하는 화학적 환원·산화 반응의 메커니즘을 이해하는 데 필수적입니다.
연구실에서는 밀도범함수이론(DFT) 계산, UV-Vis, IR, Mass, NMR 등 다양한 분광학적 기법을 활용하여 합성된 금속착물의 구조와 전자적 특성을 분석합니다. 예를 들어, CO2 환원 촉매로서의 F430 모델 착물 합성, OLED 디스플레이 패널 제조용 Fe-Ni 도금 첨가제 개발, 고온 올레핀 중합용 티타늄 촉매의 구조-활성 상관관계 연구 등이 대표적입니다. 또한, 환경오염물질(예: 트리뷰틸주석, 메틸수은 등) 제거를 위한 해양 미생물 활용 연구도 병행하여, 금속이온과 생체분자의 상호작용 및 환경정화 기술 개발에 기여하고 있습니다.
이러한 금속착물 연구는 에너지 전환, 환경정화, 신소재 개발 등 다양한 산업적·환경적 문제 해결에 직접적으로 연결됩니다. 특히, 촉매의 구조적 특성과 반응성의 상관관계를 밝힘으로써, 효율적이고 선택적인 촉매 시스템 설계에 중요한 이론적·실용적 기반을 제공하고 있습니다.
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Bisannulation of Platinum-Bound Isochromeno[6,7-g]isochromene-2,9-Diium Derived from 3,6-Dialkynylnaphthalen-2,7-Dicarboxaldehyde with Cyclohexene
원호식
Bulletin of the Korean Chemical Society, 2020
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Indole Alkaloids from Tropical Sponge Hyrtios sp as Isocitrate Lyase Inhibitors
원호식
NATURAL PRODUCT COMMUNICATIONS, 2018
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Anti-Inflammatory Activity of Tanzawaic Acid Derivatives from a Marine-Derived Fungus Penicillium steckii 108YD142
원호식
MARINE DRUGS, 2016
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저열팽창계수 Invar 합금 제조를 위한 전주도금액 개발
