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천연물신약소재학 - Isoprenoid 생합성 경로와 유래 화합물

1. 개요

  • 단원: 천연물신약소재학, 2주차 수업 내용

  • 강의자: 이진우, 덕성여자대학교 AI신약학과

2. 지난 강좌 내용 요약

  • 천연물의 정의, 특성, 연구, 품질평가

  • Lead compounds & 천연물 의약품

  • 1차 & 2차 대사산물

  • 생합성 경로

  • Building block의 개념

3. 오늘 강의 내용

3.1. 강좌 일정
  • 주차 별 강의 내용:
      - 1주차-1: OT
      - 1주차-2: 천연물의 정의, 역사, 생합성
      - 2주차-1: Isoprenoid 생합성 경로와 유래 화합물 1 (3/10)
      - 2주차-2: Isoprenoid 생합성 경로와 유래 화합물 2 (3/12)
      - 3주차-1: Shikimate 생합성 경로와 유래 화합물
      - 3주차-2: Polyketide 생합성 경로와 유래 화합물
      - 4주차-1: 복합 경로와 유래 화합물
      - 4주차-2: 아미노산 경로와 유래 화합물
      - 후속 강의 및 중간고사 일정 포함

3.2. Isoprenoid 생합성 관련 화합물
  • 주요 화합물 및 해당 구조:
      - Isoprenoid 경로 유래 화합물
      - 명칭 및 대표 화합물:
        - IsopentenylPP (IPP)
        - GeranylPP (GPP)
        - FarnesylPP (FPP)
        - GeranylgeranylPP (GGPP)
        - GeranylfarnesylPP (GFPP)
        - Squalene (C30)
        - Sesterterpenoid (C25)
        - Diterpenoid (C20)
        - Sesquiterpenoid (C15)
        - Monoterpenoid (C10)
        - Hemiterpenoid (C5)
        - Steroid (C27)
        - Tetraterpenoid (C40)

4. 천연물의 성분

4.1. 사포닌과 flavonoids
  • 사포닌: 인삼의 사포닌 함량이 인삼의 10배, 홍삼의 5배에 해당

  • 플라보노이드: 항산화 성분으로 작물 산업화에 기여 개염

4.2. 생합성 경로에 따른 성분 분류
  • 1차 대사산물: 생명 유지 및 성장에 필요한 기본 대사물질 (예: amino acids, carbohydrates)

  • 2차 대사산물: 생명 유지에 필수적이지 않지만 특정 환경에서 생산되는 물질 일반적으로 생약에서 발견되는 여러 화합물이 포함 (예: alkaloids, terpenes, flavonoids)

5. 화학 구조에 따른 성분 분류

  1. 화학구조 기반 분류: 유기화합물의 일반적인 분류법

  2. 물성 기반 분류: alkaloid, saponin, tannin, 식물 색소

  3. 생리활성에 의한 분류: 항생물질 및 비타민

  4. 기원에 의한 분류: 식물, 동물, 균류 등

  5. 생합성 경로에 의한 분류: polyketide, shikimate, mevalonate 등

6. 생합성 및 합성 방법

6.1. 전체 합성 (Total synthesis)
예시:
  • Total synthesis로부터 시작하여 다양한 합성 경로를 통해 생합성 경로를 개발

6.2. 반합성 (Semi-synthesis)
  • 산약 (Dioscoreae Rhizoma): Dioscin은 스테로이드 호르몬 합성의 기초 원료로 사용

6.3. 자연에서의 생합성 (Biosynthesis)
  • 예시: Artemisinin 생성경로(청호)에서 생물체가 자가 생성하는 과정

7. 생합성의 빌딩 블록

7.1. 일반적인 빌딩 블록
  • C1, C2, C5 등을 포함하는 기본 단위:
      - Polyketide 및 Mevalonate 경로 기본 단위
      - 다양한 아미노산에 대한 연결

7.2. 구조별 빌딩 블록 설명
  • 다양한 화합물이 결합되어 육각형, 사각형의 다양한 고리를 형성

8. 생합성과 의약품

8.1. 주요 의약품
  • Paclitaxel (Taxol): 항암제의 생합성에 대한 설명

  • Ginsenoside: 전통한방에서의 사용 및 근본 원료로서의 중요성

9. 결론

9.1. 주요 요약 사항
  • 천연물에서 유래하는 다양한 생합성 화합물 및 이들 구조의 중요성부터 시작하여, 자연에서의 화합물 생성 및 의약적 사용에 대한 이해를 증진

9.2. 다음 주 강의 예고
  • Isoprenoid 생합성 경로의 심화 강의 및 사례 분석 예정.