포스텍 신소재공학과 오승수<사진> 교수 연구팀이 이온성 액체로 기능성 핵산 연구의 본질적인 문제를 해결하며 다양한 응용 연구를 위한 새로운 방법을 제시했다.

생물의 유전 정보를 저장·전달할 뿐 아니라 압타머처럼 표적 분자를 검출하거나 생화학 반응을 촉진하는 등 다재다능한 핵산을 기능성 핵산이라 한다.

그런데 이 핵산은 가수분해효소에 의해 분해돼 이를 응용하려는 연구에 어려움이 많았다.

먼저, 연구팀은 ‘물을 사용해야 한다’는 고정관념에서 벗어났다.

기능성 핵산은 물에서 다양한 기능과 역할을 하는데, 핵산을 분해하는 효소 역시 물에서 기능한다.

결국, 물은 핵산의 ‘집’이면서 동시에 ‘무덤’인 것이다.

연구팀은 물이 아닌 인산이수소콜린 기반의 이온성 액체에서도 핵산이 여러 기능을 유지할 수 있음을 세계 최초로 검증하는데 성공했다.

이 액체는 효소 종류에 상관없이 핵산이 분해될 수 없는 환경을 만들어 핵산 반감기를 최대 650만 배 늘렸으며, 서로 다른 가수분해효소 7개가 혼합된 극한의 환경에서도 핵산은 전혀 분해되지 않고 그 기능을 유지했다.

또 이를 바탕으로 압타머 기반 바이오 분자 진단을 생물학적 용액 내에서 처음으로 구현했다.

타액에는 수많은 핵산가수분해효소가 섞여 있어 지금껏 타액에 있는 바이오마커 검출을 위해 기능성 핵산을 활용하는 것은 불가능했다.

연구팀은 이 타액 샘플에 이온성 액체를 첨가하는 간단한 과정을 통해 압타머를 보호함으로써 이를 기반으로 한 간편한 분자 진단을 가능하게 만든 것이다.

오승수 교수는 “알려지지 않았거나 오염된 샘플과 체액 내에서도 핵산이 손상되지 않고, 기능을 유지함으로써 핵산의 무한한 응용 가능성을 입증했다”고 이번 연구의 의의를 설명했다.