김기문 포스텍 연구팀 개가
특이한 구조·기능 가진
신소재 개발 가증 기대
레고 블록처럼 자기조립하는 인공 미세소관이 개발됐다.특이한 구조·기능 가진
신소재 개발 가증 기대
김기문 포스텍 화학과 교수 연구팀은 최근 호박분자로 알려진 쿠커비투릴이 포함된 주인-손님 복합체가 자기조립해 모양 상보성을 가지는 선형의 고분자 사슬을 형성하고 이 사슬이 다시 자기조립해 속이 빈 미세소관을 형성하는 것을 발견했다.
자기조립이란 각 세포가 서로 생체 신호를 주고받으며 특정 기능을 가진 다른 구조로 만들어 지는 현상을 말한다.
미세소관은 식물과 동물의 세포 내에 존재하며 세포의 골격 유지, 세포의 이동, 세포 내 물질의 이동 등에 필요한 기관이다.
즉 미세소관의 형성과 분해에 문제가 생기면 세포분열과 세포 내 수송과 같은 세포의 필수적인 기능을 수행하지 못하게 된다.
이 미세소관은 나노미터 크기의 원형 튜블린 단백질들이 선형으로 자기조립해 프로토필라멘트를 이루고 더 나아가 여러 가닥의 프로토필라멘트들이 모여 수 마이크로미터의 길이를 갖는 속이 빈 튜브 형태의 구조를 이룬다.
지금까지 미세소관의 계층적 형성 과정을 자세하게 이해하기 위해 다양한 모방연구들이 오래전부터 활발하게 수행됐지만 분자 수준에서의 형성 원리를 자세히 밝히지는 못했다.
미세소관을 만들기 위해 연구팀은 쿠커비투릴 분자와 양 끝에 티올기가 달린 분자의 복합체를 단위체로 사용했다. 이 단위체들 간에 형성되는 이황화 결합을 통해 선형의 일차원 고분자가 생성됐으며 이어서 일차원 고분자들은 상호작용을 거쳐 미세소관과 유사한 속이 빈 튜브를 형성했다.
인공 미세소관의 형성 과정은 여러 분광 장비들로 관찰했으며 생성된 미세소관의 구조는 다양한 현미경 장비들과 포항방사광가속기 X-선 회절 분석을 통해 규명했다.
연구팀은 이 복합체가 자기조립 과정을 통해 선형의 프로토필라멘트를 형성할 때 스스로 단단하게 굳어져 레고 블록과 같이 요철구조를 이루는 것을 발견했다. 또한 특이하게도 형성된 요철구조는 튀어나온 부분이 움푹 들어간 부분과 잘 들어맞아서 프로토필라멘트들이 옆으로 조립되기에 적합하다는 것을 밝혀냈다.
이번 연구로 생체 내에 존재하는 미세소관의 형성 원리를 규명하는 것에 한걸음 더 다가갈 수 있을 뿐만 아니라 분자들이 다단계로 자기조립하는 새로운 원리를 규명해 이를 기반으로 특이한 구조나 기능을 가지는 신소재의 개발이 가증할 것으로 기대를 모으고 있다.
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