이상우 교수팀, 고효율 양방향 생체분자 결합 특성분석 기법 개발

유전연동 기술을 이용한 새로운 생체분자간의 결합력 분석방법 제시

이상우 교수 연구팀(의공학부)이 유전영동집게(Dielectrophoretic tweezers)를 이용하여 고효율 양방향 생체분자 결합특성 분석이 가능한 생체분자들 간의 결합력 측정기술을 개발했다.

생체분자 결합력 측정 및 분석에 관한 연구는 유전정보를 가지는 DNA 특성 분석, 단백질 합성·소멸 등과 같은 생명현상을 이해하는 데 매우 중요하다.

이러한 중요성으로 생체분자 결합력 측정 및 분석기술은 원자력 힘 현미경 광학집게 등과 같은 측정 기법을 이용해 활발하게 연구되고 있다.

그럼에도 불구하고 기존의 측정법의 경우 동일한 조건 하에서 한 번에 한 가지 방향성을 가지는 하나의 결합력만을 측정할 수 있다. 따라서 생체분자 간 결합력의 다양한 방향성에 관한 연구 및 미세한 결합력 측정을 위해 많은 반복실험, 숙련된 인력을 필요로 하는 기술적 한계점을 가지고 있다.

연구팀은 미세유체칩 내에서 많은 마이크로 입자들의 수직·수평 운동을 제어할 수 있는 유전영동집게를 이용하여 이러한 기술적 한계점을 극복했다.

이 기술을 활용하면 나노뉴턴정도의 생체분자의 힘을 한 번에 수십~수백개 측정할 수 있으며 방향성을 잡기 어려웠던 기존의 측정방법과 달리 수직 수평방향에서 연속적인 측정이 가능하다.

[그림 1] (ᄀ) 미세유체 칩 내에서 유전영동기술을 이용한 양방향 단분자 간 특성 분석 모델 모식도 (ᄂ) 방향성에 따른 단분자 간 결합의 열역학적 특성 차이 모식도 (ᄃ) 유전영동기술을 이용한 양방향 단분자 간 열역학적 특성 분석 기술 일러스트

본 연구는 DNA-DNA 간의 힘, 단백질 사이에 존재하는 결합력과 같은 생체분자의 결합력과 관련된 보다 정밀한 분석 및 기존의 기술적 한계에 의해 측정이 어려웠던 부분을 측정함으로써 생체분자 결합력 연구의 새로운 지평을 열 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구결과(제1저자 박인수 의공학부 박사과정, 교신저자 이상우 의공학부 교수)는 미국 화학회에서 발행하는 나노테크놀러지 분야의 세계적인 권위지 ‘ACS 나노(ACS Nano)’ 4월 22일자에 게재되었다.