나노 공 단백질 센서

전문가 제언

○ 나노 공(nanopores)은 폴리펩티드의 여러 가지 특징들, 예를 들면 단백질의 형태, 골격의 탄력성, 물리적인 안정성, 기질과의 결합력, 효소활성 등을 알아낼 수 있는 다재다능한 탐침이다. 더구나 단백질 나노 공(孔) 분야의 기초는 세포막의 단백질 통로를 통해 단백질들이 이동되는 생체물리학 법칙을 발견하는 새로운 기회가 되고 있다.

○ 저항성 펄스(Resistive-pulse) 기술을 이용한 작은 분자나 생체 고분자의 불규칙한 이동을 감지하는 분야가 크게 확장되고 있다. 이 감지 센서들은 나노 공 내부에 특정 생체분자와 결합하는 반응기를 붙여놓으면 그 특정 생체분자가 나노통로를 통과할 때에 일시적 또는 영구적으로 결합되면서 전기 흐름이 차단되는 것을 측정하는 원리이다. 이런 전류의 차단현상은 생체분자에 의해 나노통로가 막힘으로써 이온들의 자유로운 흐름이 차단되기 때문이다.

○ 나노 공 센서의 선결조건은 튼튼한 단백질 구조로 만들어져야 한다는 점이다. 최근의 단백질 구조학과 구조 생물학의 연구에 따르면 β-barrel(가운데가 불룩한 구조)의 세포막 나노 공이 이러한 요구조건을 만족시킨다. 많은 β-barrel 단백질들 중에서 포도상 구균의 α-hemolysin(αHL) 단백질은 여러 악조건에서도 견딜 수 있는 가장 튼튼한 나노 공 단백질이다. 이 단백질은 이중 지방질 막에 종으로 삽입되어 있을 때 95도의 온도에서도 안정하였고, 전도성도 일정하게 유지되었으며, 유전공학적인 방법으로 천공 안쪽의 아미노산들에 대해 조작이 가능했다.

○ 단백질 나노 공의 내경(~20 A)보다 서너 배 큰 구형 단백질의 경우, 천공을 빠져나가려면 단백질 분자가 부분적으로 풀어지든가 어떤 구조적 변화가 일어나야 한다. 이에 대한 실험 결과는 첫째, 천공보다 큰 단백질 분자도 수양액상(aqueous phase)으로 통과될 수 있다. 둘째, 결합 친화력이 각각 다른 단백질들에 대해 각각 측정해 낼 수 있다. 즉 큰 구형단백질은 그만큼 큰 전위차가 발생된다. 셋째, 결합하는 단백질의 하나의 분자를 포착하는 경우는 막의 trans 쪽보다 cis side에 훨씬 확률이 높다.

저자

Liviu Movileanu

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

바이오

연도

2009

권(호)

27(6)

잡지명

Trends in Biotechnology

과학기술
표준분류

바이오

페이지

333~341

분석자

장*용

분석물

• 나노 공(孔) 단백질 센서.pdf [395,456 byte]

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