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전자현미경을 이용한 단백질의 고차 구조 해석이 전개하는 세계

전문가 제언: ○ 현미경은 미생물의 발견을 시작으로 오늘날 모든 분야의 현대과학이 발전하는 데 가장 중요한 도구로 개발되어 왔다. 1931년 독일의 E. Ruska에 의해 획기적인 새로운 개념의 전자현미경이 세계 최초로 발명되어 이제 현미경의 발전은 Å단위의 원자까지 볼 수 있는 단계에 이르렀다. Ruska는 이러한 전자현미경의 설계와 전자광학의 기초 연구에 대한 공로로 1986년 노벨물리학상을 받았다. 광학현미경과 전자현미경의 뒤를 이어 최근 제3세대 현미경으로 불리는 원자현미경은 Å단위까지 측정할 수 있는 단계에 와 있다. 특히 시료와 탐침원자 간의 힘을 이용하는 AFM은 액체 속에서도 작동이 가능하여 생명체의 DNA구조를 손상시키지 않고도 관찰 가능하다.

○ 더욱이 AFM을 이용하여 생명체가 움직이는 상태를 동영상으로 보거나 단백질의 접혀있는 상태나 접히는 데 필요한 에너지까지 알 수 있다. 최근 New York 대학(Buffalo)의 Bianco는 어떤 특정한 하나의 DNA 모터단백질 분자가 하나의 박테리아 DNA의 이중나선 구조를 푸는 과정을 동영상으로 레이저 족집게(Laser tweezers)라는 기술을 이용하여 촬영하였다. DNA 모터단백질에 의한 복제는 암치료제 개발의 중요한 연구대상이 된다. 따라서 레이저 족집게를 이용한 종양의 모터단백질의 활동으로 종양을 공격하는 약물을 투입했을 때 실제로 세포성장을 중지시키는 기전을 볼 수 있어서 DNA 복제와 수리를 억제할 목적으로 설계된 새로운 약물의 효과를 시험할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

○ 인테그린 단백질, 모터단백질 및 카드헤린 등은 생리활성을 위해 반드시 필요한 단백질들이지만, 내인성 질병에서는 이를 억제하지 않으면 안 되는 양면성이 있는 물질이다. 그러므로 이들의 기작을 명확히 밝혀내기 위하여 여러 가지 장비들이 개발되고 있다. 현재 한국기초과학지원연구원에서는 나노-바이오융합기술 개발 분야에 ET, EC기법을 전문적으로 육성하여 국내 연구진에게 지원하고 있다. 더욱이 이 분야는 기초과학 분야로 과학기술 경쟁력을 강화하기 위해 선진국에서는 총력을 기울이고 있으나, 전문연구인력과 장비 등 막대한 연구비가 들어가는 분야이기 때문에 국가차원의 기초과학 육성의 일환으로 적극적이며 체계적인 지원이 반드시 이루어져야 한다고 생각한다.

저자: Kenji Iwasaki ; Junichi Takagi
자료유형: 학술정보