[1955 노벨화학상] 빈센트 뒤비뇨 : 옥시토신, 최초로 합성된 단백질 호르몬의 전설

황 원소는 생명체의 화학에서 종종 간과되지만, 단백질의 이황화 결합(S-S)으로 3차 구조를 안정화하고 시스테인 잔기로 활성 부위를 형성하며 조효소 A의 보존적 기능에도 관여하는 등 핵심적인 역할을 한다. 이와 같은 황 화합물 연구를 평생의 주제로 삼은 화학자는 빈센트 뒤비뇨로, 비오틴, 글루타치온, 옥시토신과 바소프레신 등 황 원자를 포함한 생체 분자들을 다루며 생화학의 중요한 진전들을 남겼다. 1955년 노벨화학상은 생화학적으로 중요한 황 화합물 연구와 특히 폴리펩타이드 호르몬의 최초 합성 성과를 인정받아 뒤비뇨에게 수여되었다. 옥시토신은 인류 역사상 처음으로 인공 합성에 성공한 단백질 호르몬으로 기록되었다.

시카고 출생의 생화학자 뒤비뇨는 일리노이대에서 화학을 공부하고 박사 학위를 얻은 뒤 조지 워싱턴대, 존스 홋킨스대, 코넬대 의과대학을 거치며 미국 최고의 생화학자로 성장했다. 황 화합물 연구에 본격적으로 뛰어든 계기는 1920년대 후반으로, 인슐린의 황 함량 분석을 통해 황이 시스테인 잔기로 유래한다는 사실을 밝혀낸 것이었다. 이후 비오틴의 구조 결정에 매진해 1942년 비오틴의 전체 구조를 규명했고, 티오펜 고리에 황 원자가 포함되어 있음을 확립했다.

뇌하수체 호르몬 연구에서도 절정에 이른 뒤비뇨의 연구는 옥시토신의 구조 결정으로 이어졌다. 옥시토신은 9개의 아미노산으로 이루어진 고리 펩타이드로, 첫 번째와 여섯 번째 시스테인 잔기 사이에 이황화 결합이 형성되어 고리 구조를 만든다. 바소프레신도 거의 동일한 구조를 지니며 두 호르몬의 유사성은 공통 조상을 시사한다. 1953년에는 옥시토토신의 완전 합성에 성공해 천연 호르몬과 동일한 생물학적 활성을 입증했고, 이 성과는 펩타이드 합성 화학의 새로운 장을 열었다. 고체상 펩타이드 합성법의 발전은 1963년 메리필드의 공로로 이어졌고, 오늘날 자동 합성기를 통한 수십 분 내 합성은 신약 개발과 단백질 연구를 혁신했다.

황 화합물 연구의 생화학적 의의도 크다. 이황화 결합은 다수의 단백질 구조를 안정화하고, 조효소 A 역시 황 원자를 포함한 티올기로서 대사 전반에 긴밀히 관여한다. 글루타치온은 세포를 산화 스트레스로부터 보호하는 중요한 항산화 물질로 기능하며, 뒤비뇨의 연구는 이들 분자의 화학적 원리와 역할을 정립하는 데 기여했다. 옥시토신의 사용은 현대 의학에서 광범위하게 확산되었는데, 산부인과에서 분만 유도와 촉진, 모유 분비를 돕는 용도로 쓰이며, 뇌과학에서는 사랑과 신뢰의 호르몬으로 알려져 사회적 유대 형성 연구에 영향력을 발휘한다. 반면 바소프레신은 신장에서 수분 재흡수를 촉진하고 혈압과 체액 균형을 유지하는 역할을 한다.

현대 생명공학으로 가는 길은 옥시토신 합성의 성공에서 시작되었다. 이는 폴리펩타이드 분자의 합성이 가능하다는 사실을 보여주었고, 이후 단백질 합성의 혁신으로 이어졌다. 1963년 메리필드가 고체지지체를 이용한 고체상 합성법을 개발하여 펩타이드 합성을 비약적으로 간편하게 만들었으며, 이를 바탕으로 펩타이드 합성 기술은 자동화와 대량 생산 체계를 갖추게 되었다. 재조합 DNA 기술의 발전으로 단백질 생산이 가능해졌지만, 화학적 펩타이드 합성은 여전히 특수 구조의 펩타이드를 다루는 핵심 방법으로 남아 있다.

뒤비뇨의 업적은 1978년 세상을 떠날 때까지 인류에게 남은 선물처럼 남아 있다. 옥시토신의 합성은 생명의 분자를 시험관 안에서 만들어낼 수 있다는 최초의 예증으로, 생명과 비생명의 경계를 성찰하게 만든 중요한 계기가 되었다. 황 화합물 연구를 통해 이황화 결합과 조효소 A, 비오틴, 글루타치온 등에 대한 이해를 확립했고, 옥시토신이 사랑의 호르몬으로 불리는 현재의 의미를 담아 인류의 정서적 연결을 설명하는 데도 기여한다. 분자 하나의 합성이 단순한 화학 반응을 넘어 생명의 언어를 이해하고 말하는 능력을 보여준 사례로 평가된다.