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핵산에 기초한 분자 디바이스

전문가 제언: ○ 최근에 DNA와 RNA가 다양한 다른 상태 또는 입체 배열 간의 전환에 의한 예측가능하고 서열-의존 초분자 구조의 조립체를 만드는데 사용되고 있다. 이러한 핵산 골격은 모듈화가 되는 장점을 가지고 있으며 그에 따라 단일 구조에 다중의 기능 단위를 결합시킴으로서 다중 기능 디바이스를 만들 수 있다. 이러한 디바이스를 만들기 위하여 필요한 생화학/화학적 기술이 상당히 개발되어 있고 계속하여 개선되고 있다.

○ DNA 분자를 사용하여 Brown 움직임과 분자 컴퓨터 같은 이론적 개념을 직접 실행할 수 있으며 이러한 접근 방법으로 실험과 이론 사이에 직접 피드백 함으로서 DNA 디바이스의 기계적 안정성 또는 반응 속도를 조절하는 연구들이 수행되고 있다. 그러나 핵산 디바이스의 실제 활용은 지금까지는 초보 단계에 있다고 할 수 있다.

○ 지금까지 핵산 디바이스는 바이오센서, 분자 컴퓨터, 진단 디바이스 등 바이오의학에서 많이 활용되고 있다. 핵산 골격에 기초한 분자 스위치는 재료과학, 바이오분자 구조와 기능, 그리고 생물학적 시스템의 물리학 같이 다양한 분야에서 광범위한 영향을 주고 있다. 세포 기능이 궁극적으로 유전자 발현을 조절하는 핵산 구조가 관여된 다중 계산의 결과임을 생각하면 이 골격을 보다 복잡한 in vitro 계산과 작동에도 활용할 수 있게 될 것이다. 앞으로의 연구 결과로 보다 복잡한 구조를 구축함으로서 나노크기 구조물로서 DNA와 RNA의 기계적 구조적 한계를 이해하게 될 것이다.

○ 우리나라에서도 이 분야의 연구가 대단히 활발하게 수행되고 있다. 한양대학교 바이오 의공학과 바이오-인공 근육 센터에서 양성자에 의하여 작동되는 DNA 나노기계연구, 성균관 대학교 화학과 김 양균 교수, 한국과학기술원 화학과 최 인성 교수 팀은 삼중체 생성에 의한 금 나노입자의 가역적 조립체 연구, 서울대학교 전산공학과 생물정보 기술 센터 장 병탁 교수 팀은 DNA 계산과 바이오분자 검출을 위한 금 나노입자 응집체에 대한 연구를 수행하고 있다.

저자: Yamuna Krishnan and Friedrich C. Simmel
자료유형: 학술정보