새로운 농약을 탐색하고 개발하는데 있어서 고효율 유기함성 (HTOS) 기술과 고효율 검색 (HTS) 기술 등의 발전과 더불어 컴퓨터 화학을 이용한 분자설계 (CAMD) 방법으로 보편화되고 있는 비교 분자장 분석(CoMFA)과 비교 분자 유사성 지수분석(CoMSIA) 등, 3D QSAR 기법들을 위시하여 분자 홀로그램 구조 - 활성관계 (HQSAR) 분석방법 등, QSAR 기법들을 요약하고 그 활용 사례들을 간략하게 소개하였다.
참당귀 유래 면역활성 다당의 활성과 구조의 상관관계를 규명하고자 조다당 AGE-0로부터 두 차례의 연속적인 컬럼 크로마토그래피를 실행하여 단일 정제 다당 AGE-2c-I을 얻었다. AGE-2c-I은 농도의존적으로 우수한 항보체 활성을 보여주었으며, 일반화학적 특성을 분석한 결과, 분자량 약 140 kDa의 고분자 다당으로 4종의 구성당과 13종의 당쇄 결합양식으로 구성되어 있음을 확인할 수 있었다. 이 다당은 ${\beta}$-glucosyl Yariv reagent와의 높은 반응성을 보임으로써 arabino-3,6-galactan의 구조를 가진 rhamnogalacturonan-I 구조임을 추정할 수 있었다. 한편, AGE-2c-I의 미세구조의 해명과 항보체 활성에 관여하는 다당 중의 활성부위 검토를 위해 ${\alpha}$-L-arabinofuranosidase와 endo-1,4-${\beta}$-galactanase를 이용한 연속적 가수분해를 행하고 얻은 단편획분들을 이용, 구성당 및 당쇄결합 양식 분석, ${\beta}$-glucosyl Yariv reagent와의 반응성 검토 및 항보체 활성 결과를 분석한 결과, 참당귀 유래 항보체활성 다당 AGE-2c-I은 rhamnogalacturonan-I과 유사한 구조를 소유하고 있음이 확인되었으며, AGE-2c-I의 측쇄 구조인 arabino-${\beta}$-3,6-galactan 사슬이 항보체 활성 발현에 주요 역할을 수행하며, 5-linked Araf와 3,5-branched Araf로 구성된 ${\alpha}$-arabinan 측쇄가 활성에 부분적으로 관여하고 있음을 최종 확인할 수 있었다.
5-Benzofuryl-2-[1-(alkoxyimine) alkyl]-3-hydroxycyclohex-2-en-1-one 유도체중에서 2,3-dihydro-2,3,4,6,7-penta-methylbenzofuran-5-yl 그룹이 치완된 화합물(III)들의 벼(직파 및 3엽기)와 강피(Echinochloa crus-galli)에 대한 제초활성을 측정하고 alkoxy-치환체($OR_2$)가 변화함에 따른 구조와 제초활성과의 관계(SAR)를 정량적으로 검토한 결과, 직파벼와 강피 사이의 선택성 조건은 $R_1$=ethyl-이고 $R_2$-기는 비 대칭성의 적정값$(L/B_1)_{opt.}=3.96{\AA}$에 가까운 값을 갖는 치환체 이어야 할 것으로 판단되었다. 그리고 Free-Wilson 분석에 따르면 $R_2$-기는 $C_1{\sim}C_3$의 주로 불포화된 것들 중에서 특히, 3-chloro-2-propenyl기가 강피에 대한 제초활성을 가장 크게 나타내었다.
5-(2,3-dihydro-2,2-dimethylbenzothiophene-7-yl)-2-(1-(alkoxyimino)butyl)-3-hydroxy-2-cyclohexene-1-one 유도체중 azomethine 질소 원자상 alkoxy (RO)-기들이 변화함에 따른 논과 밭 조건에서 살초활성을 측정하고 기질분자(S)의 구조와 살초 활성과의 관계 (SAR)를 검토하였다. 특히, i-propoxy-치환체, 5는 4kg/ha의 농도에서 발아전에 벼(Oryza sativa)에는 아무런 살초효과가 나타나지 않는 반면에 논피 (Echinochloa crus-galli)에만 살초효과가 보이는 선택성을 확인할 수 있었다. SAR분석 결과, 살초활성은 전자효과 (${\sigma}^*$)가 소수성 (logp)보다 2:1의 비율로 큰 영향을 미친다는 사실을 알았으며 이 같은 근거에 따라 alkoxy-기는 강한 전자밀게 (${\sigma}^*<0$)이고 소수성이 큰 (logp>0) alkyl기로 대체되어야 살초활성이 개선될 것으로 판단되었다.
N-치환 phenyl-5-chloro-1,3-dimethylpyrazole-4-carboxamide 45종을 합성, Rhizoctonia solani에 대한 50% 균사생육저해율$(EC_{50})$을 검정한 후 구조활성상관관계를 규명하기 위해 화합물의 소수성 파라메타인 log k', 치환기의 소수성 파라메타 ${\pi}$, 전자적 파라메타인 Hammett 치환상수 ${\sigma}$ 및 입체적 파라메타인 STERIMOL 상수 L을 사용하여 다중회귀식을 도출하였다(식(8)). 이 식에 의해 83%의 생리활성변화가 유의성있게 해석되었으며 활성에 영향을 미치는 가장 중요한 인자는 화합물의 체내흡수 및 작용점으로의 이행에 관여하는 log k'으로 밝혀졌고 그 밖에 phenyl고리의 2번위치와 3번위치 치환기의 장축을 표현하는 입체적 파라메타인 $L_3$과 $L_4$등도 활성을 지배하는 인자로 확인되었다.
새로운 고활성의 살충성 화합물을 예측하고 설계하기 위하여 N'-phenyl-N-methylformamidine 유도체들의 두점박이 응애(Tetranychus urticae)에 대한 살충활성과 물리-화합적인 설명인자들 사이의 2차원적인 정량적 구조-활성관계(2D-QSAR)와 분자 홀로그래피적인 정량적 구조-활성관계(HQSAR)를 구체적으로 검토하였다. 2D-QSAR 모델(1 및 3)로부터 입체적인 요소로서 $R_3$-치환기의 폭($B_2$)과 $R_4$-치환기의 적정한 전체 쌍극자능율값(TDM=2.025 D)이 살충활성에 주로 영향을 미쳤으며 살충활성은 $R_3$- 및 $R_4$-치환기들에 의존적이었다. 특히, 2D-QSAR 모델(3)과 HQSAR 모델 F2에 의하여 설계된 새로운 유력한 활성화합물(P1; $EC_{50}$=0.516 ppm)의 살충활성은 Amitraz에 비하여 약 34.3배 높을 것으로 예측되었다.
고사리삼 지하경 형성층의 활성과 연령의 관계를 확인하기 위하여 경정부로부터 제6절간 및 제10절간의 형성층세포를 미세구조 및 조직화학적으로 비교하였다. 제6절간의 형성층은 규칙적으로 2-4세포의 방사배열을 하고 방사방향으로 납작한 구조와 얇은 접선벽을 가지고 있다. 미세구조 관찰에서 형성층 세포는 중앙부에 커다란 액포가 발달되어 있고 미토콘드리아, 소포체 및 딕티오좀이 분포되어 있는 반면에 전분립 등의 저장물질은 관찰되지 않았다. 한편 제10절간 형성층의 세포들은 방사방향으로 약간 확장되어 있고 방사배열을 보이지 않았다. 미세구조에서는 약간의 미토콘드리아 이외에는 세포소기관이 관찰되지 않았고 세포질에 많은 지질과립 및 전분과립과 작고 수많은 액포가 분포되어 있었다. 또한 제6절간 형성층은 강한 acid phosphatase 활성을 띠고 있으나 제10절간에서는 활성반응이 나타나지 않았다. 이상과 같은 결가로부터 제6절간 형성층은 활성을 가지고 있으나 제10절간 형성층은 휴면상태에 있는 것이 확실하므로 고사리삼의 지하경은 한시적인 형성층을 가지고 있다는 결론에 도달하게 되었다.
국내에서 현재 생산중인 산화방간 4종을 비롯한 기타 여러 지역에 부존된 산화망간 시료와 수입한 산화망간 7종류 중에서 이산화망간의 건전지에 대한 활성도를 각각 실험해 보았다. 실험 방법은 강알카리성에서 Hydrazine Sulfate의 환원력을 이용하여 Activity Index Value를 구하였다. 그 결과 이산화 망간으로 직접 건전지를 만들어 방전시킨 방전곡선과 또한 $\alpha$.$\beta$.${\gamma}$.등의 결정구조가 활성도에 미치는 영향과의 관계가 잘 일치함을 알 수 있고 지금까지는 건전지용 이산화망간의 활성도를 시험하기 위하여 직접 건전지를 제작하여 장시간의 방전시험을 하였던 것을 본 실험에 따르면 Activity Index Value만 측정하여 비교 검토만 하므로서 간단히 그리고 빠른시간 내에 이산화망간의 건전지에 대한 활성도를 확인 결정할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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