베타 - 락탐 항생제

순수한 행운뿐만 아니라 대부분의 순수한 과학적 기 술 혁신에 큰 역할을 하는 가치 있는 꾸준한 연구와 논리적인 생각이 과소평가되어서는 안 된다. 소위 '모 든 과학사에서 행운의 가장 좋은 예]는 Scottish 세균 학자인 Alexander Fleming이 그의 실험실의 배양 접 시에 박테리아인 포도상 구균 Staphylococcus aureus 을 담아 놓고 휴가를 간 1928년 늦여름에 일어났다. Fleming의 휴가 동안에 연속적인 놀랄만한 일이 일어났다. 처음 9일 동안 기온이 내려가 실험실 온도 가 낮아지게 되면서 배양판 위에 있는 포도상 구균이 자라지 못한 부분이 생기게 되었다. 이 기간 동안 사상균인 푸른곰팡이(Penicillium notatum)가 마룻바닥 아래쪽으로부터 자라나서 Fleming의 실험실의 배양판을 점유하여 푸른곰팡이 군체를 이루고 있었다. 온 도가 상승하게 됨과 동시에 포도상 구균과 푸른곰팡이 균이 모두 자라기 시작하였다. 휴가를 다녀와서 Fleming은 단종시키기 위해서 배양판을 살균 접시에 나누어 넣었다. 마침내, 몇 일 후 Fleming이 그 배 양판을 언뜻 보았을 때 그 접시가 살균제에 충분히 깊이 담겨져 있지 않았던 것과 같은 일이 발생하였며, 이는 후에 인류 역사의 한 과정을 변화되게 하는 그러한 사건이었다. 그는 자라나고 있는 푸른곰팡이 사상균이 포도상 구균의 균체에 녹아 있음을 알아 차렸다. Fleming은 그 푸른곰팡이 사상균이 박테리아를 죽이는 화학 물질을 생성하는 것으로 인식하였고, 그는 그 물질을 분리하기 위해서 수년을 보냈다. 마침내, 1939년 호주 임상 병리학자인 Howard Florey와 독 일의 망명자인 Ernst Chain에 의해서 페니실린(penicillin)이라 부르는 활성 물질을 분리해냈다. 감염된 생쥐의 치료에서 페니실린의 극적인 효능이 곧 증명되었고, 그 후 곧바로 인간에 대한 시험에서도 성공 하였다. 1943년이 되어서야 페니실린은 군대에서 이용할 목적으로 다량으로 생산되었고, 1944년이 되어 비로소 민간인에게 이용되었다. Fleming, Florey와 Chain은 1945년에 노벨 의학상을 공동으로 수상했다. Fleming에 의해 최초로 발견되었고 현재 benzylpenicillin 또는 penicillin G로 부르는 이 물질은 사 원자 고리 락탐(고리형 아마이드) 고리를 가진 소위 B-락담 항생제로 분류되는 많은 물질들 중의 하나이 다. 사원자 고리 락탐 고리가 황을 포함하는 오원자 고리에 접합되어 있고, 락탐 카보닐기 다음의 탄소 원자는 아실 아미노 치환기인 RCONH-와 결합하고 있다. 이 아실 아미노기 옆 사슬은 실험실에서 다른 생화학적 활성을 나타내는 수백 가지 종류의 페니실린 유도체로 변화될 수 있다. 예를 들면, Ampicillin 은 a-aminophenylacetamido [PhCH(NH>)CONH-] 치환기를 가지고 있다. 페니실린과 밀접한 관계를 가지고 있는 화합물인 세파로스포린(cephalosporins)은 고리에 황을 가 지고 있는 불포화 육원자 고리를 포함하는 B-락탐 항생 물질류이다. 시장에서 Keflex라는 상품명으로 통 용되는 세파렉신(cephalexin)이 그 한 예이다. 세파로스포린은 일반적으로 페니실린보다 더 큰 항세균성 활성을 가지고 있고, 특히 박테리아에 대한 저항 특성을 가진다. 페니실린과 세파로스포린의 생화학적 활성은 무리를 가지고 있는 B-락탐 고리의 존재에 있다. 이 ß-락탐 고리는 박테리아 세포벽의 치료와 합성에 필요한 펩타이드 교환호소(transpeptidase)와 반응 하여서 활성을 감소시킨다. 불완전하거나 약화된 세포벽을 가지는 박테리아 세포는 결국 파괴되고 죽게 된다.