야누스적 콜로이드 연구 등

 

포항공과대학교와 중앙대 연구진은 온도 변화에 따라 불일치된 DNA 염기 쌍을 확인할 수 있는 '색 분석 검출법'을 개발했다. 이 기술은 하나의 염기가 상보적이지 않은 염기와도 짝을 이루는 DNA 검출법이다. 이 불일치 검출방법은 '단일 염기 다형성'으로 불리는 단일 염기 차이를 찾는 방법이다. 연구진은 금 나노입자를 단일 사슬 DNA 에 결합시킨 후 불일치하는 이중 나선 DNA를 형성하게 했다. DNA가 짝을 이루면, 나노입자가 응집돼 시스템은 적색에서 보라색으로 변화된다. 이때 열을 가하면 시스템은 이중 나선이 풀어져 다시 적색으로 변환된다.

연구진은 시스템을 불일치 염기 쌍에 선택적으로 결합하는 단백질인 'MutS'로 처리할 때 보다 더 높은 온도에서 색 변화가 진행되는 것을 관찰했다. 색 분석 검출법은 간단·편리해 육안으로도 돌연변이의 검출이 가능하다. 현재 대부분의 색 검출법은 효소 활성을 이용하기에 시스템을 작동하는 데 세심한 생리적 반응 조건을 필요로 한다. 하지만 연구진은 MutS를 이용해 이 한계를 극복할 수 있었는데, 적정한 pH와 고온만 유지되면 단백질 활성이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. [전문바로가기]

◆야누스적 콜로이드 연구
 

▲야누스적 콜로이드의 제조 과정 ⓒ2008 HelloDD.com
콜로이드의 조성·구조를 제어해 기능을 발생시키는 것은 의료진단·과녁 치료·석방 제어 등의 여러 영역에 응용될 전망이 크다. '템플릿 방법'으로 '코어 셀(core-shell)' 기능 재료를 제조하는 것은 재료 과학 연구 영역의 이슈가 되고 있다. 중국과학원 화학연구소 연구원은 코어-셀 구조 교질 템플릿 기술을 이용해 외각층 두께와 콜로이드 크기를 연속적으로 조절할 수 있는 속이 빈 마이크로 구 모양 재료를 제조했다.

이것을 기초로 다공 속이 빈 고분자 콜로이드 탬플릿으로 물질 생장 장소를 제어해 쌍 외각 속이빈 마이크로 구 모양 및 표면이 까칠한 시뮬레이션 구조 신형 복합 콜로이드를 제조했다. 최근 국가자연과학기금위원회와 중국과학원 지원 아래 연구팀은 야누스적 콜로이드 제조 방법을 연구했다. 야누스적 콜로이드는 두가지 성질을 가진 특수한 콜로이드다.

특히 'Pickering 이멀젼'(유액)을 이용해 야누스적 콜로이드를 제조하는 과정에서 입자가 액-액 상태 계면의 스핀 및 제조에서 어려움을 겪고 있다. 연구원은 Pickering 이멀젼 계면에 흡착된 이산화실리콘 콜로이드를 오일·물 두가지 상태에서 동시에 중합시켜 지방 친화성과 물 친화성 폴리머의 접목반응을 실현했다. 이것으로 콜로이드가 계면에서 스핀을 제어하게 했고 또한 유무기 복합 야누스적 콜로이드를 얻었다. [전문바로가기]

◆포유동물 지방산합성공장의 원자구조

포유류의 지방산합성효소는 사람 세포에서 가장 복잡한 분자합성기구 중 하나다. 또한 지방산합성효소는 항암·항 비만 약물 개발, 대사장애 치료에 있어 표적이기도 하다. 그런데 스위스 취리히 연방 공과대학교 연구자가 이 포유류의 지방산합성효소의 분자구조가 밝혔다. 이 결과는 '사이언스 매거진(Science magazine)'에 발표됐다. 지방산 합성은 핵심적 세포과정으로 수십 년간 연구가 이루어졌다. 지방산은 세포에서 에너지 저장 성분·신호전달물질·세포 막 구성성분으로 이용된다.

지금까지 이 지방산합성 과정을 이루는 각 단계를 연구할 때 세균 효소를 분리한 것을 이용했다. 그러나 식물을 제외한 고등생물에서 지방산합성은 크고 기능이 복합적인 단백질 복합체에서 이루어지는데, 이 복합체에서 각 효소는 함께 하나의 '분자적 집합체 라인'(molecular assembly line)을 형성한다. 이번에 발표된 포유동물 지방산합성효소에 대한 고해상 구조는 2001년 시작된 연구의 결정체다. 네나드 벤(Nenad Ban) 교수 팀은 2년 전 효모와 포유류의 지방산합성효소의 구조를 기술한 논문을 발표했다. 지난해는 효모 지방산합성 효소의 원자 구조와 이들 복합효소에서 '기질의 셔틀링(shuttling)·전달'에 관한 논문을 발표했다.

그리고 이번 발표에서 드디어 포유류 지방합성효소의 원자구조를 발표했다. 이번 결과에는 반복적 지방산 합성이 이루는 모든 촉매 활성 자리에 대한 상세 구조가 제시된다. 그리고 한 효소의 활성화 자리에서 다음 단계의 효소로 기질을 넘기는 데 있어 이 거대한 복합 효소의 유연성이 어떻게 이용되는지 보여준다. [전문바로가기]

◆피로 느끼게 하는 단백질 규명

피로 느끼는 원인이 되는 단백질을 일본 도쿄 지케이 의과대학이 쥐(mouse)를 이용해 밝혔다. 이 단백질은 밤샘과 운동 직후에 심장·간·뇌 등에서 급격히 증가하고, 휴식을 취하면 감소한다. 건강한 쥐에 이 단백질을 주사하면 급격히 힘들어한다. 이는 피로의 수수께끼를 푸는 열쇠로 과학적 피로회복법의 개발로 연결될 것을 기대된다.

지케이 의과대학 콘도 교수와 연구진은 사람이 지치면 체내에 증식하는 '헤르페스 바이러스'에 연관되는 단백질에 주목하고, 피로인자를 의미하는 영어로부터 'FF'라고 명명했다. 콘도교수는 "FF는 피로가 생기면 바로 반응하기 때문에 피로에 대해 가장 먼저 움직이는 회로일 것으로 생각된다. 정확한 피로의 측정장치와 과학적 피로회복법의 개발에 이어질 것이다"고 말했다. [전문바로가기]
 

[자료출처 : 한국과학기술정보연구원 해외과학기술동향]

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