인간 세포 내부 특정 단백질에서도 금 입자 성장시키는 데 성공
전기화학이나 바이오센서에도 활용 가능할 것
(내외방송=정지원 과학전문 기자) 앞으로 좀 더 쉽게 생명체의 복잡한 구조체를 합성할 수 있을 전망이다.
KAIST는 10일 '내외방송'에 보낸 자료에서 "장재범 신소재공학과 교수 연구팀이 다세포 생물이 갖는 단백질 구조체를 활용할 수 있는 새로운 개념의 생체 형틀법을 최초로 개발했다"고 밝혔다.
생체 형틀법은 긴 시간 동안 특정 기능에 최적화된 생명체가 갖는 복잡하고 정교한 구조체를 형틀로 삼아 모방한 무기물 구조체를 만드는 것이다.
이 방법은 에너지나 광학, 마이크로로봇 분야 등에 사용된다.
이번에 개발된 생체 형틀법은 일반적인 항원-항체 반응과 금속 입자 성장법을 기반으로 해 다양한 생명체에 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
이 방법은 생명체의 특정 단백질 구조체를 활용해 원하는 생체 구조체만 활용 할 수 있어 생체 재료의 목적에 맞는 단백질을 선택해서 사용할 수 있다.
연구팀은 항원과 항체 반응을 착안해 특정 단백질을 항체로 표적화한 뒤 항체에 붙어 있는 1.4나노미터 크기의 금 입자에서 다양한 금속 입자들을 성장시켜 특정 단백질 구조체를 모방한 금속 구조체를 합성하는 데 성공했다.
일종의 종자 역할을 해 다양한 금속 입자를 성장시키는 것이다.
항원은 면역력을 항체는 바이러스나 박테리아 같은 유해 요소를 말한다.
연구팀은 인간 세포 내부의 다양한 기관에 존재하는 특정 단백질에서만 금 입자를 성장시키는 데 성공했다.
뿐만 아니라 쥐의 뇌와 신장, 심장에서도 이 방법을 적용할 수 있다는 것도 제시했다.
식물이나 균류, 바이러스 등의 생명체에도 활용이 가능해 다양한 생체 구조체를 모방한 생체 재료 합성에도 이용될 것으로 보인다.
제1저자인 송창우 박사과정은 "이 연구는 기존의 생체 형틀법으로 구현할 수 없었던 다세포 생물의 특정 구조체를 모방해서 금속 구조체를 합성한 최초의 사례"라며 "합성된 생체 재료는 촉매뿐만 아니라 전기화학 및 바이오센서에도 활용 가능할 것으로 예상된다"고 말했다.
한편, 이 연구는 한국연구재단 과학난제도전 융합연구개발사업과 우수신진연구사업, 뇌과학원천기술개발사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
송창우, 송대현 박사과정이 제1저자로 참여한 이 연구는 국제 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 지난 달 7일 온라인 출판됐다(논문명: Multiscale Functional Metal Architectures by Antibody-Guided Metallization of Specific Protein Assemblies in Ex Vivo Multicellular Organisms).
