한국과학기술원(KAIST)은 강진영·이원희 교수 공동 연구팀이 극히 짧은 시간 동안 일어나는 생명체의 단백질 반응을 분석할 수 있는 시간 분해 초저온 전자현미경 기법을 개발했다고 최근 밝혔다.
생명현상과 신약 개발 연구 분야에서 ㎲(마이크로초·100만분의 1초)∼ms(밀리초·1천분의 1초) 단위에서 일어나는 단백질 반응 분석을 위해 시간 분해 초저온 전자현미경(TRCEM·Time-resolved cryo-electron microscopy) 기술이 주목받고 있다.
TRCEM은 단백질 반응체의 중간 상태를 초저온으로 급속 냉동해 구조를 분석하는 기술이다.
연구팀은 수 ㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ) 두께의 얇은 박막 형태의 소재인 패럴린을 이용해 미세유체 혼합-분사 장치 방식의 TRCEM 기법을 개발했다
미세유체 채널 안에서 시료를 혼합한 뒤 분사·냉각해 관찰하는 방식으로, 패럴린을 이용해 기존보다 더 얇고 단순한 구조를 구현함으로써 시료 소모량을 기존의 3분의 1 수준으로 줄였다.
특히 미세유체 소자 내에서 반응 시작 전 시료가 혼합되는 시간을 줄여 반응 시간 해상도를 기존 10밀리초에서 6밀리초까지 높이는 데 성공했다.
이는 1천분의 6초 안에 일어나는 단백질 반응까지 분석할 수 있다는 의미이다.
강진영 교수는 "구조 생물학, 신약 개발, 효소 반응연구, 바이오 센서 개발 등 다양한 생명과학·의약 분야에서 패럴린 박막 소자의 활용 가능성을 제시했다"고 연구 의의를 설명했다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'(Advanced Functional Materials) 지난 1월 28일 자 온라인판에 실렸다.
