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IBIO 겸임 김동표 교수 <미세한 필터에 ‘터널’ 뚫어 단백질 분자 거른다>

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작성자 이주영 작성일18-10-12 11:04 조회21회 댓글0건

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금속과 유기물을 이용해 3차원 구조를 이룬 분리막에 ′식각′이라는 화학 처리 방법으로 큰 구멍을 뚫었다. 마치 터널처럼 단백질을 통과시킬 뿐만 아니라, 분자의 정전기적 힘을 이용해 비슷한 크기의 다른 단백질도 골라낼 수 있다. -사진 제공 한국연구재단

금속과 유기물을 이용해 3차원 구조를 이룬 분리막에 '식각'이라는 화학 처리 방법으로 큰 구멍을 뚫었다. 마치 터널처럼 단백질을 통과시킬 뿐만 아니라, 분자의 정전기적 힘을 이용해 비슷한 크기의 다른 단백질도 골라낼 수 있다. -사진 제공 한국연구재단

 

국내 연구팀이 크기가 비슷한 서로 다른 단백질을 분리할 수 있는 새로운 필터(분리막) 제조 기술을 개발했다. 의약품이나 천연원료 선별, 제조 공정에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.


정관영 포스텍 지능형미세유체의약합성연구단 연구원과 김동표 교수, 최경민 숙명여대 화공생명공학부 교수팀은 금속과 유기물질 복합체로 제조한 필터(막)에 큰 구멍을 뚫어 단백질 등 거대 복합 분자를 효율적으로 분리하는 기술을 개발했다. 이는 아주 미세한 물질만 거를 수 있던 기존 필터 대신, 큰 물질을 거를 수 있도록 발상을 뒤집은 결과였다.


연구팀은 금속 이온과 유기물을 이용해 3차원의 분자 구조를 갖는 필터를 만들었다. 이 소재는 내부에 많은 미세한 구멍(기공)이 있어서, 마치 수많은 체를 겹친 듯 작은 물질을 골라 분리할 수 있다. 기체나, 아주 단순한 화학물질이 이 방법을 통해 분리될 수 있다.


정 연구원팀은 반대로 단백질 같이 크기가 훨씬 큰 대형 분자를 골라낼 수 있는 필터를 개발하고자, 화학적 방법을 이용해 미세기공 필터에 큰 구멍을 인위적으로 뚫었다. ‘라디칼’이라는 불안정하고 반응성이 뛰어난 화학 물질군을 이용해, 마치 다이너마이트로 땅 속 파듯 분리막 소재에 ‘터널’을 낸 것이다. 그 뒤 이 터널 구멍 지름과 비슷한 크기의 단백질을 통과시키며 필터의 기능을 제대로 하는지 확인했다. 


그 결과 이 터널이 크기에 딱 맞는 단백질을 골라 통과시킬 수 있다는 사실을 확인했다. 또 터널의 벽에 해당하는 구멍 내부에 다른 분자를 끌어당기거나 미는 ‘정전기적 성질’이 있으며, 이 힘을 조절하면 크기는 비슷하지만 구조는 서로 다른 단백질들을 골라서 원하는 것만 통과시킬 수도 있다는 사실도 알게 됐다. 예를 들면, 터널에 중형자동차만 통과시킬 수 있게 구멍을 뚫은 뒤 일종의 ‘차단기’를 설치해, K5와 소나타는 통과시키고 BMW의 520은 통과하지 못하게 막는 것과 비슷하다. 마지막으로 연구팀은 분리막에 터널을 뚫는 과정을 다른 여러 재료에도 적용할 수 있는지 실험해, 여러 재료에 널리 활용할 수 있는 제조 기술임을 추가로 증명했다.


정 연구원은 “(물질) 표면의 전기를 인식하는 분리막을 큰 분자나 복합물질에 이용할 수 있다는 사실을 확인한 연구”라며 “의약품과 천연물질을 분리할 때는 물론, 오염물을 거르는 수처리나 대기처리 등 분야에 이용할 수 있다”고 말했다. 연구팀은 화학 및 바이오 업체와 함께 효율적인 단백질 분리, 정제 공정을 개발할 수 있도록 준비할 계획이다.


연구 결과는 네이처 커뮤니케이션스 9월 27일자에 발표됐다.

 

2018-10-09 동아사이언스 윤신영기자 ashilla@donga.com 

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