최적화된 Cu 촉매 부위 SOD 효소 모방체
체내 활성산소종(ROS) 손상에 대한 1차 방어선인 초과산화물 불균등화 효소(SOD)는 산화 스트레스 관련 질병 치료에 활용되지만, 금속 이온과 아미노산 잔기 간의 경직된 배위 결합으로 인해 촉매 활성이 제한적입니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 했습니다. Cu-Zn-SOD의 Cu2+/히스티딘 잔기 배위에서 영감을 받아, Cu2+와 히스티딘 내 다양한 작용기 간의 사면체 배위 구조 형성 시 배위 결합의 끊어짐/재형성 깁스 자유 에너지 변화를 계산했습니다. 그 결과, 네 개의 이미다졸일과 배위된 Cu 촉매 부위보다 하나의 아미노기, 하나의 카르복실기, 두 개의 이미다졸일과 배위된 구조가 가장 낮은 전체 에너지와 가장 낮은 배위 결합 끊어짐 에너지를 가짐을 확인했습니다. 이를 바탕으로 최적화된 Cu 촉매 부위를 갖는 Cu/Zn/히스티딘(CuZnHis) 초분자 복합체를 합성했으며, 이는 최대 37900 Unit/mg의 SOD 활성을 보였습니다. 이는 천연 Cu-Zn-SOD보다 최소 5.4배 높은 수치입니다. 개념 증명으로, CuZnHis 복합체는 대식세포의 M1에서 M2 표현형으로의 분극을 촉진하고 항염증 인자 발현을 증가시키며, 수컷 동물 모델에서 치주염을 억제하는 효과를 나타냈습니다. 이는 산화 스트레스 관련 질병 치료를 위한 새로운 대안이 될 수 있음을 시사합니다.