"붙는 힘보다 붙을 자리가 중요"…UNIST, 생체분자 뭉침 원리 규명

단백질 구조 본뜬 합성 소재 활용

분자결합과 응축체 형성과정 분석

홍대·DGIST 공동연구…'어드밴스드 사이언스' 게재

[울산=뉴시스] 단백질의 결합 특성을 본뜬 스티커-스페이서 고분자 모형 (사진=UNIST 제공) [email protected] *재판매 및 DB 금지

[울산=뉴시스] 구미현 기자 = 세포 속 단백질과 RNA 등이 한곳에 모여 만들어지는 '생체분자 응축체'가 분자 사이의 결합 강도뿐 아니라 결합할 수 있는 자리의 수에 따라 형성된다는 사실이 밝혀졌다.

울산과학기술원(UNIST)는 이동욱 교수팀이 홍익대학교 최수형 교수팀, DGIST 허수미 교수팀과 함께 단백질 구조를 본뜬 합성 소재를 이용해 분자들이 뭉치고 서로 달라붙는 과정을 분석해 이같은 원리를 규명했다고 6일 밝혔다.

생체분자 응축체는 세포 안을 떠다니던 단백질과 RNA 등이 한곳에 모여 만들어지는 작은 액체 방울로 별도의 막 없이 필요한 분자와 효소 등을 한곳에 모아 세포 안에서 일어나는 다양한 생명 현상을 조절한다.

연구팀은 복잡한 생체분자의 뭉침 과정을 단순하게 살펴보기 위해 긴 사슬 형태의 합성 분자에 서로 달라붙는 '스티커'와 그 사이를 채우는 '스페이서'를 배치한 실험 모형을 만들어 사슬의 길이는 동일하게 유지하면서 스티커의 개수와 물속 소금 농도를 달리해 분자의 모양이 변하고 서로 뭉치는 조건을 비교했다.

그 결과 스티커가 많을수록 더 낮은 소금 농도에서도 분자들이 서로 모여 액체 방울을 만드는 것으로 나타났다. 개별 분자 사슬이 오므라드는 현상도 스티커가 많을수록 더 낮은 소금 농도에서 나타났다.

이는 개별 결합의 힘이 상대적으로 약하더라도 결합할 수 있는 자리가 많으면 분자 사슬이 수축하고 여러 사슬이 서로 모일 수 있다는 의미라고 연구팀은 전했다.

연구팀은 분자들이 서로 붙는 과정에서 예상과 다른 현상도 확인했다. 같은 소재를 입힌 두 표면을 물속에서 맞붙인 결과 스티커가 많은 소재에서는 스티커끼리 결합하는 힘이 강해질수록 두 소재층이 오히려 덜 달라붙었다.

[울산=뉴시스] UNIST 이동욱 교수, 홍익대학교 최수형 교수, DGIST 허수미 교수, 홍익대학교 오승환 박사,  UNIST 이진훈 박사. [email protected] *재판매 및 DB 금지

연구팀은 이는 소재층 내부의 분자 사슬들이 먼저 서로 결합하면서 맞은편 소재층과 연결할 수 있는 스티커가 줄어들었기 때문이라며 분자 시뮬레이션에서도 결합력이 강해질수록 소재 표면 바깥으로 노출되는 스티커가 감소했다고 밝혔다.

연구팀은 이번 결과가 생체분자 응축체가 만들어지는 원리를 이해하는 데 새로운 단서를 제공하는 동시에 자극 감응성 연성 소재와 습윤 접착제 수중 코팅 등의 개발에도 활용될 것이라고 기대했다.

공동연구진은 "단백질의 결합 특성을 닮으면서도 결합 부위의 수와 붙는 힘을 쉽게 조절할 수 있는 모형을 통해 분자의 모양 변화부터 응축체 형성 소재층 사이의 결합까지 살펴볼 수 있었다"며 "생체분자 응축 현상을 이해하는 기초 연구뿐 아니라 다양한 소재 개발에도 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 미래도전연구지원사업과 이공분야개인기초연구사업(중견) 한국화학연구원 기본사업 방위사업청·산업통상자원부 민군기술협력사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 8월 18일 게재됐다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]