바이오인

핵심내용

- 생체인공근육 시스템 개발에 청신호 -

 □ 교육과학기술부(장관 안병만)는 포항가속기연구소장 이문호와 진경식 박사팀이 한양대 생체인공근육 연구단장 김선정 교수팀(신수련 박사)과 포항방사광가속기를 이용한 공동연구로  『풀러린-DNA 하이브리드 분자기계』의 구조 및 작동 메커니즘을 규명하는데 성공했다고 발표했다.

 ○ 이러한 연구성과는 세계적인 물리화학 전문지인  ‘저널 오브 피지컬 케미스트리 비(Journal of Physical Chemistry B)' 4월 15일자 표지 논문으로 선정되었다.

□ 공동연구팀은 지난해 3월 우리 인체의 반쪽 DNA에 풀러린을 결합시킨 『풀러린-반쪽 DNA 하이브리드 분자기계』를 구성하고 산성과 염기성 용액에 따른 수축과 이완에 대한 작용 메커니즘을 밝혀 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)’에 표지논문으로도  게재한 바 있다.

□ 나아가, 이번에는 기존의 풀러린-반쪽 DNA 하이브리드 분자기계에 나머지 반쪽 DNA를 더 추가 결합시켜 완벽한 풀러린-DNA 하이브리드 분자기계(이하 분자기계)를 만들어서 이를 포항방사광가속기 4C1 소각 X-선 산란 빔라인을 활용하여  더욱 더 향상된 분자기계의 정확한 구조와 메커니즘을 밝혀내는데 성공했다.

□ 실험결과, 분자기계의 이완과 수축이 변하는 pH 영역(기존 pH 4.5 ⇒ 5.5)이 인간의 체내 장기(약 pH 6~8)과 가까운 pH로도 이완과 수축이 크게 향상될 수 있다는 것을 입증했다. 이를 통해 우리 몸의 근섬유에 가까울 정도로 섬세한 인공근육 개발이 기대된다.

□ 한편 분자기계가 열적 안정성(기존 51° ⇒ 58°)을 가진다는 점도 밝혀내, 외부요소로 인한 온도 변화에도 쉽게 분해되는 것을 막아낼 수 있어 생체내의 인공장기로의 적용 시기도 크게 앞당겨질 것으로 예상된다.

□ 공동 연구팀은 “이번연구는 우리 인체의 DNA 작동 메커니즘을 이용하여 생체 인공근육 시스템을 개발하는 최근 생명공학분야에서 다양하게 활용이 가능할 것으로 보고 있으며, 또한 바이오 및 나노디바이스의 실용화시기를 더욱 앞당길 수 있을 것으로 기대한다.”고 밝혔다.

상세내용

용어 설명

□ 방사광가속기

  ○ 선형가속기에서 전자를 빛의 속도에 가깝게 통해 가속시켜 저장링에 입사시킨 다음 이극자석, 삽입장치 등을 활용하여 전자를 휘게하여 방사광을 발생시켜 실험을 수행하는   거대연구시설

  ○ 적외선에서 X-선에 이르는 다양한 빛이 동시에 나오며  연구자의 필요에 따라 적정파장의 빛을 분광하여 실험에 활용

□ 풀러린

Fullerene, 탄소 원자 60개가 서로 연결돼 축구공 모양을 이룬 것으로 1985년 처음 발견되었다. 풀러린이 가지는 성질들 즉, 전자전달능력, 광학적 성질, 균일한 크기와 모양 때문에 화학감지소자로서의 응용가능성과 의학적 활용성이 크다.

□ DNA

Deoxyribonucleic acid, 자연에 존재하는 2종류의 핵산 중에서 디옥시리보오스를 가지고 있는 핵산으로, 주로 세포 내에서 생물의 유전 정보를 보관하는 물질이다. 유전 정보는 네 종류의 염기서열 방법에 의해 결정된다. 네 종류의 염기란 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토신(C)으로, 이들 염기서열이 RNA로 복사된다. 그리고 RNA의 염기 세 개가 한쌍의  정보가 되어 아미노산을 지정하는데 이 염기서열을 유전 암호라고 한다. 그리고 이 아미노산이 여러 개 연결되어  복잡한 입체구조를 가지는 것이 단백질이다.

□ 분자 기계 (Molecular Machine)

생명체에서 일어나는 기계적 움직임과 일상생활에서 볼 수 있는 기계적 움직임을 자세히 살핀 후, 그 움직임의 핵심을 분자수준에서 구현하기 위하여 설계된 개별 분자 혹은 분자 집합체로 정의한다. 최근 생명공학 분야에서는 생체 내에서 구동하게 될 분자 기계를 제조, 특성 분석 그리고 응용하는 연구에 많은 관심을 기울이고 있다.

실험결과 자료

□ [참고]풀러린-1/2DNA 하이브리드 분자 기계의 작동 메커니즘 ( 2009. 3. 3 )

□ 풀러린-DNA 하이브리드 분자 기계의 향상된 작동 메커니즘
 

□ 저널에 게재 될 표지 이미지 (2010. 4. 15)