* Modified Nucleic Acid Systems
핵산은 생명체의 유전정보를 저장하고 전달하며 그 단위체인 누클레오티드의 순차적인 배열을 통하여 여러 가지 생명체의 생리활성을 조절하는 중요한 역할을 하는 생체 거대분자이다.
약 50년 전 Watson과 Crick에 의해 DNA의 이중 나선 구조가 밝혀진 이후, 1955년에는 Michelson과 Todd에 의하여 3'→5'-d(TT) 디누클레오티드가 합성되면서부터 많은 학자들에 의하여 연구되었다. 더욱이 Merrifield에 의하여 펩티드의 고체합성법이 보고된 이후에 Letsinger와 Mahadevan등에 의하여 핵산의 고체상 합성법이 개발된 후에 phosphordiester method, phosphite triester method, H-phosphonate method등의 다양한 방법이 개발되었으며 최근에는 자동화된 합성법의 개발로 인해 비교적 저렴한 가격에 원하는 서열의 핵산을 쉽게 얻을 수 있게 됨에 따라 화학, 생물학, 그리고 약학과 같은 분야에서 핵산을 이용하는 연구가 수행 중이다.

화학적 합성핵산의 대표적인 이용 용도는 첫째, 생화학, 분자 생명 과학 분야의 연구 tool (primer, linker, 그리고 bio-probe)로 이용되고 있다. 둘째, 질병과 관련이 있는 genes과 pathogens을 찾기 위한 진단 방법으로 이용되고 있으며, 마지막으로 유전적인 요인 또는 에이즈 등과 같은 바이러스유래의 사람의 질병을 치료하기 위한 치료제로 제안, 연구 개발되고 있다.
* 해결하고자 하는 문제점
1950년대 이후부터 최근까지 핵산에 관한 연구는 손쉽게 원하는 서열을 제조하기 위한 합성법 개발에서, 기능성을 강화시킨 다양한 누클레오시드 및 올리고누클레오티드의 개발로 학자들의 관심이 옮겨져 왔다. 염기, 당 그리고 인산으로 이루진 누클레오티드가 펩티드 혹은 글루코스 등과 결합된 누클레오티드 conjugates가 생체 내에 매우 많이 존재한다는 것은 이미 잘 알려져 있다. 그러나 이들의 구조 및 특성, 그리고 다른 생체 물질과의 상호작용에 관한 연구를 위해 우선적으로 누클레오티드 conjugates의 화학적 합성이 선행되고, in vitro에서 그 특성에 관한 연구가 수행되어야 한다.

최근에 에이즈환자의 치료제로 사용되어지는 AZT, ddC, ddI등은 모두 누클레오시드 유도체이며 현재에도 이들과 유사한 새로운 고 기능성 누클레오시드 개발이 시도되고 있다. 한편, 누클레오시드 유도체 뿐 만 아니라 올리고누클레오티드가 질병 치료제로서의 효과가 입증되었다. 그러나, 낮은 세포 투과성, 핵산 가수분해 효소에 대한 낮은 안정성 등의 단점으로 인하여 응용에는 한계가 있다.
이를 해소하기 위하여 다양한 누클레오티드 변형체(포스포로치오에이트, 메칠포스포네트, PNA, morpholine nucleotides)가 합성되었으며, 세포막 투과 보조제(liposome)가 개발되고 있다.
따라서, 본 연구실에서는 핵산의 변형된 다양한 유도체를 합성하여 이들의 구조, 특성 및 생리활성을 조사하여, 핵산분야에서 밝혀지지 않은 여러 가지 성질은 물론 응용성에 관하여 연구하고자 한다
* 연구개발목표
본 연구실에서는 지금 까지 3 종류의 새로운 펩티드 등입체성계(isoxazoline, α-hydroxy ketomethylene, keto vinyl peptide isostere)를 개발하여 안지오텐신 변환 효소 억제제 등에 성공적으로 적용시킨 바 있으며 이와 같은 새로운 펩티드 등입체성계를 올리고누클레오티드의 backborn 변형에 도입함으로써 nuclease에 대한 안정성을 갖는 올리고누클레오티드를 얻기위한 연구를 진행 하였다. 펩티드 등입체성계 중 전기적으로 중성이며 화학적으로 안정한 헤테로고리(이소옥사졸린, 이소옥사졸)로 포스포디에스테르 결합을 대체하여 새로운 결합양식의 누클레오시드를 설계하여 dinucleotide와 trinucleotide까지 합성하고, 이 전략의 반복 수행을 통해 올리고누클레오티드를 합성할 수 있음을 발표하였다. 또한, 이 연구를 확장 진행하여 현재 Nucleosides, Nucletsides, and Nucleic Acids에 revised manuscript를 투고 중이다.

이러한 연구 과정에서 다양한 작용기가 도입된 누클레오시드의 합성법을 개발하였으며, 올리고누클레오티드 연구에 대한 기술을 획득하였다. 이를 기반으로 올리고누클레오티드에 새로운 기능을 도입한 기능성 올리고누클레오티드를 고안, 합성하고자 한다. 그리고, 핵산의 기본 단위체인 누클레오시드를 변형하여 세포 투과성을 연구하는 한편, 새로운 누클레오시드를 개발하고 이를 도입한 올리고누클레오티드를 개발하고자 한다.