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구분 [ 연구성과 ]
제목 초고감도 유전자 검출이 가능한 다가 단백질 광학센서 개발 mail 등록일 2017-12-14
작성자 관리자 조회수 232
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첨부파일 hwp [한국생명공학연구원]_초고감도_유전자_검출_가능한_다가_단백질_광학_센서_개발(최종본).hwp
내용

초고감도 유전자 검출이 가능한 다가 단백질 광학센서 개발
 - 나노바이오 융합기술 기반 정밀 질병진단 활용 기대 -


□ 순수 국내연구진이 이중가닥 유전자에만 선택적으로 결합하는 *다가(Multivalent)형태의 단백질을 합성하고, 이를 금 나노선 광학센서에 적용하여 초고감도로 유전자를 검출하는데 성공하였다. 이 기술은 향후 다양한 바이오마커 검출을 위한 **단백질 프로브와 이를 활용한 고감도, 고특이 질병진단기술 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
   * 다가 형태의 단백질 : 같은 단백질 여러 개가 연결되어 있는 다중 형태의 단백질 구조체
   ** 단백질 프로브 : 바이오마커에 특이적으로 결합하여 검출을 가능하게 하는 단백질


 ㅇ 한국생명공학연구원(이하 생명연) 위해요소감지BNT연구단 강태준 박사와 KAIST 화학과 정용원, 김봉수 교수 연구팀(교신저자: 정용원/강태준/김봉수, 제1저자: 이정민/황아름)이 수행한 이번 연구는 과학기술정보통신부가 추진하는 글로벌프론티어사업 바이오나노헬스가드연구의 지원으로 수행되었고, 화학분야의 세계적인 저널인 앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition, IF=11.994) 10월 25일자 온라인 판에 게재되었다.
     (논문명 : Multivalent Structure-Specific RNA Binder with Extremely Stable Target Binding but Reduced Interactions to Nonspecific RNAs)


□ 연구팀은 단백질 공학과정을 통해 이중가닥 유전자와 특이적으로 결합하는 다가형태 단백질을 최초로 합성하였고, 실제로 이 단백질이 이중가닥 유전자에 대해 매우 높은 결합력을 가짐을 확인하였다. 하지만 동시에 이 단백질이 단일가닥 유전자에 대한 비특이적인 결합력도 증가하여 유전자 검출에 문제점을 보이는 현상도 발견하였다.

 
ㅇ 이러한 문제점을 해결하기 위해 연구팀은 개발된 다가형태 단백질의 표면 전하를 조절하여, 표적 유전자에 대해서는 매우 특이적으로 결합하고 비표적 유전자에 대해서는 거의 완벽하게 결합하지 않는 최적의 다가형태 단백질을 개발하였다.

□ 연구팀은 최적화된 다가형태 단백질을 금 나노선 광학센서에 적용하여 ***아토몰라(Attomolar) 농도 수준의 유전자 검출에 성공하였다.
   *** 아토몰라 농도 : 1리터 용매에 6.02×105개의 유전자만이 존재하는 극히 낮은 농도


 ㅇ 최적화된 다가형태 단백질과 금 나노선 광학센서를 융합하여, 질병진단 바이오마커로 사용될 수 있는 유전자를 초고감도로 검출하는데 성공한 것이다. 특히, 여러 개의 유전자를 동시 검출할 수 있음을 보여, 이 기술의 질병진단 센서로의 가능성을 확인하였다.

 ㅇ 즉, 이중가닥 유전자와 결합하는 다가형태 단백질을 최초로 합성하고, 이 단백질의 전하를 조절함으로써 검출능력을 극대화하였으며, 이를 금 나노선 광학센서에 적용하여 질병진단용 유전자를 아토몰라 농도 수준으로 검출할 수 있었다는 것이다.

□ 연구책임자인 강태준 박사는 “동 연구성과는 다가 상호작용을 이용하여 이중가닥 유전자에 강한 결합력을 가지는 신규 단백질 프로브를 개발하고, 또한 단백질의 표면 전하 개질을 통해 비특이적인 결합을 어떻게 감소시킬 수 있는지를 보여준 것”이라며

 ㅇ “이러한 연구 결과는 다양한 바이오마커에 특이적으로 결합하는 단백질 프로브 개발과 이를 활용한 고감도, 고특이 질병진단기술 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다“고 밝혔다.

 

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