| 중국과학기술대학교, 단일 단백질 분자의 자기공명 스펙트럼 획득 | ||
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 중국과학기술대학교 두장펑(杜江峰) 교수 연구팀은 양자화 기술(quantum technology)을 단일 단백질 분자 연구에 응용하여 실온 대기압 조건에서 세계에서 처음으로 단일 단백질 분자의 자기공명 스펙트럼을 획득하였다. 이 성과는 2015년 3월 6일에 출간한 「science」 잡지에 게재되었다. 「science」는 이 연구 성과를 “야심 찬 목표를 실현”하였는 바, “생체 세포 내 단일 단백질 분자의 실시간적인 이미지화를 실현할 수 있는 획기적인 성과”라고 평론하였다. 정확하고, 쾌속적이고, 비파괴적으로 물질의 조성과 구조 정보를 얻을 수 있는 자기 공명 기술은 이미 기초 연구와 의학 등 분야에서 광범위하게 응용되고 있다. 그러나 해당 기술은 일반적으로 수십 억개 분자를 연구 대상으로 하고, 형성된 영상의 해상도가 mm급 수준 밖에 되지 않기에 단일 분자의 독특한 정보를 관측할 수 없다. 다이아몬드 기반의 세로운 자기공명 기술은 연구 대상을 단분자 수준으로 추진하고, 형성된 영상의 해상도를 나노급 수준에 도달시킬 수 있다. 그러나 이 목표를 실현하는 과정에 주요하게 단분자 신호가 미약하여 관측하기 어려운 등 많은 문제점이 있다. 두장펑 연구팀은 다이아몬드 내 질소-빈자리 결함(nitrogen-vacancy defect)을 양자 탐침(“다이아몬드 탐침”으로 약칭)으로 하고, 세포 분열 과정의 중요한 단백질을 선택하여 관측 대상으로 하였다. 연구팀은 먼저 세포에서 단백질을 분리한 후 표지물[산화질소 자유 라디칼(free radical of nitroxide)]을 분리한 단백질의 특정된 위치에 고정하였다. 다음으로 해당 단백질 분자를 다이아몬드 표면에 분산시켰다. 이때 “다이아몬드 탐침”과 약 10 nm 떨어진 표지물에서 지자기장의 16분의 1에 해당되는 미약한 자기 신호가 생성된다. 2년간의 노력 끝에 연구팀은 실온 대기압 조건에서 처음으로 단분자 단백질의 자기공명 스펙트럼을 획득하였으며, 서로 다른 자기장 조건의 다양한 자기공명 스펙트럼 특성과의 비교를 통하여 해당 자기공명 스펙트럼의 동역학적 성질을 확보하였다. 해당 연구를 토대로 주사 탐침, 높은 기울기를 갖는 자기장 등 기술을 결합하여 향후 이 기술을 생명 및 재료 분야의 단분자 이미징, 구조 해석, 동역학적 모니터링에 응용할 수 있으며, 더 나아가서 직접 세포 내부에 들어가 미시적 자기공명 연구에 이용할 수 있다. 정보출처 : http://news.gmw.cn/newspaper/2015-03/17/content_105192219.htm |
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