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반딧불이의 발광색 제어의 비밀

전문가 제언: ○ 어린시절 우리 모두에게 아련한 환상의 세계로 인도해 주었던 반딧불이의 반딧불은 초여름 밤의 제일 처음의 추억으로 기억된다. 어려서부터 우리는 반딧불 밑에서 주경야독의 상징으로서의 형설지공을 반복해 들으면서 자라온 우리 세대들로서는 반딧불이는 정서적인 대상이다. 그러나 본고의 필자들은 이러한 우리들의 반딧불이에 대해 그 발광색이 어떻게 해서 황록색인가를 화학의 문제로 삼아 그 수수께끼를 풀어보고자 하고 있다.

○ 반딧불이의 루시페라아제의 발광반응은 분자생물학이나 세포생물학 연구는 물론 생체 내의 분자 이미지화 등 널리 이용되고 있는데 발광반응의 최대의 수수께끼의 하나는 발광색 제어의 기구이다. 오랫동안 풀리지 않는 수수께끼였던 발광색이 다른 루시페라아제의 정체가 X선 결정해석으로부터 명백히 밝혀졌다.

○ 황록색으로 발광하는 Luciola cruciata 루시페라아제의 야생형 효소와 적색으로 발광하는 S286 변이형 효소에 각각의 반응과정에서 각 단계의 효소-기질복합체를 결정화시키고 그 구조를 비교하여 발색광의 제어의 비밀을 풀었다. 본고는 이 연구를 중심으로 반딧불의 발광색에 대해 소개하고 있다.

○ 본고의 필자가 행한 정밀한 입체구조의 결정으로 앞으로 반딧불이의 화학반응 기구를 상세하게 해석하는 기초가 마련되었다. 또 정밀한 원자의 좌표에 따라 옥시루시페린의 여기상태의 구조 검토가 가능한 길이 열린 것이다. 반딧불의 루시페라아제는 생체분자의 이미지화에 이용되어 암의 전이경로의 해명이나 약물의 체내에서의 이동 등의 현상을 조사하는데 이용되고 있다. 그러므로 활성중심의 구조가 명확하게 판명되고 발광지속시간을 길게 하거나 효소의 안정성이나 기질 특이성을 개량을 통해 루시페라아제의 활용이 앞으로 빠르게 진행될 것으로 기대되는 바, 이 분야에 대한 우리나라의 광화학 및 광학 연구자들의 관심이 요망된다.

저자: Hiroaki Kato, Toru Nakatsu
자료유형: 학술정보