바이오인

출처 : 한국분자 · 세포생물학회

고분해능 3차원 투과전자현미경 기술의 소개

저자 : 현재경 (한국기초과학지원연구원 융합소재EM연구팀)

서 론

투과전자현미경(transmission electron microscope,TEM)은 광선보다 짧은 파장을 가지는 전자빔을 광원으로 하는 고분해능 영상장비로써, 20세기 초 Ernst Ruska에 의해 발명된 이후로 재료공학, 화학, 생물학을 비롯한 다양한 연구분야에서 필수적인 영상장비로 활용되고 있다. 특히 생물학적 영상분석에 있어서, 세포의 내부구조(ultrastructure)에서부터 단백질의 분자구조까지 다양한 미세구조 영역을 어우를 수 있다는 점에서 타 영상기술 또
는 구조생물학적 분석기법과 차별성이 있다. 또한, 다수의 영상을 전산 처리하여 2차원으로 영사되는 영상으로부터 3차원 구조를 복원하는 기술은 TEM 본연의 한계를 뛰어넘은 예라고 할 수 있다[1].

3차원 투과전자현미경(3-dimensional TEM, 3DEM)기술은 최근 원자수준의 단백질 복합체 구조를 규명해 내며 구조생물학 분야의 차세대 기술로 떠오르고 있다[2, 3]. 이러한 수준의 결과를 얻기까지 3DEM 학계에서는 지난 20~30년간 각고의 노력과 다양한 시행착오, 그리고 기념비적인 연구결과가 있었으며, 본 논단에서는 이와 관련된 3DEM에 대한 소개, 세계적인 연구동향 및 향후 발전전망을 짚어보고자 한다.

본 론

초저온 전자현미경(Cryo electron micros) TEM 분석에 있어서 생물시료는 다양한 문제점을 지니고 있다. 전자빔의 특성상 전자현미경 장비의 경통은 항시 고진공 상태로 유지되어야 한다. 따라서 시료는 건조한 상태로 준비해야 하며, 경원소로 이루어진 생물시료에 대한 전자의 산란이 낮으므로 결과적인 영상의 명암대비(contrast) 또한 미흡하다. 영상의 명암대비는 중원소로 이루어진 물질로 시료를 염색하는 negative 또는 positive 염색 방법으로 해소하는 반면, 시료의 건조에 따른 구조적 왜곡은 일반적인 분석기술로 해결할 수 없다. 이를 극복하기 위해, 1980년 대 말 초저온 전자(cryo-electron micros, cryo-EM)현미경 기술이 개발되었는데, 물이 급속도로 초저온(액체질소 온도, ~ -190°C) 상태로 냉각될 경우 비정질의 유리화된 얼음(vitreous ice) 상태로 변화하는 현상에 착안된 시편제작 기술이다[4]............계속

...................(계속)

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.