생명현상의 원리 규명할 초고속 질량분석법 개발

세포 내에서 일어나는 생명현상을 실제와 가깝게 초고속으로 관찰할 수 있는 방법이 개발됐다. 생명현상의 원리에 대한 새로운 단서를 찾는 데 기여할 뿐 아니라 신약후보 물질을 빠르게 검증하는 데 활용할 수 있을 전망이다.

기초과학연구원(IBS)은 남홍길 식물노화수명연구단장(사진) 연구팀은 리차드 제어 미국 스탠포드대 박사팀과 공동으로 마이크로미터(㎛)크기의 작은 물방울을 충돌시켜 얻은 '융합 물방울' 안에서 일어나는 단백질의 움직임과 화학반응을 수 마이크로초에 이르는 초고속으로 관찰할 수 있는 새로운 '질량분석법'을 개발하는 데 성공했다고 16일 밝혔다.

질량분석법은 물질을 이온화해 질량 대 전하 비율에 따라 분리해 측정함으로써, 시료 물질의 원소 조성과 분자 구조, 동위원소 비율 등을 알아내는 측정법이다.

연구팀은 단백질이 들어있는 물방울과 산성용액이 든 물방울을 빠른 속도로 충돌시켜 '융합 물방물'을 만들어 낸 뒤 물방울 속에서 단백질이 산성용액과 만나 화학반응(단백질 펼쳐짐 현상)과 함께 기존의 방법으로 관측하기 어려웠던 단백질의 구조가 펼쳐지면서 수 마이크로초라는 짧은 시간에 발생하는 수소와 중수소의 교환 반응 역학을 관찰했다.

아울러 마이크미터 크기의 작은 물방울 내에서 발생하는 생화학 반응속도가 기존 큰 용량의 반응용액에서 측정한 것에 비해 1000배 정도 빨라진다는 것을 확인했다.

이는 지금까지 큰 용량의 용액을 통해 이뤄졌던 생화학적 반응들이 실제로 일어나는 마이크로미터 크기의 작은 세포 내에서 이뤄지는 결과와 다를 수 있음을 보여준 것이라고 연구팀은 설명했다.

이 연구결과는 세계적 학술지인 '미국학술원회보(PNAS) 온라인판(16일자)'에 실렸다.

남홍길 단장은 "수 마이크로초 대의 초고속 분자 반응을 질량분석기법으로 측정할 수 있게 돼 실제 세포 내에서 어떤 일이 일어나는지를 연구하는 마이크로물방울 생물학 분야를 새롭게 개척하는 계기가 될 것"이라고 말했다.

대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr