단백질의 열 특성 분석을 위한 마이크로 시스템의 개발

Abstract

본 논문은 나노리터 스케일의 시료 양 만을 사용하여 단백질의 열 특성을 조사하는 마이크로시스템을 제작하는 것을 목표로 한다. 단백질의 과학적인 장점이나 산업적인 응용 등에 사용할 수 있는 잠재력을 밝히기 위해서는 단백질의 성질을 평가하는 것이 중요하다. 단백질의 열 특성의 평가는 등온 변성 방법으로 주로 평가되었고 시차 주사 열량계 및 시차 주사 형광 측정법과 같은 장비 기반 실험도 사용된다. 활발히 연구가 진행되고 있는 단백질 중에 결빙방지단백질 이라는 것이 있다. 이 단백질은 주로 극지 지방의 생물체에서 발견되는 단백질으로 작은 얼음 결정에 붙어 얼음이 더 이상 성장하지 못하게 한다. 이러한 특징을 이용하여 생체 친화적인 동결보존제 등으로 이용할 수 있는 잠재적 가능성을 가지고 있다. 이 단백질의 특성 평가를 위해서 저온에서 얼음 결정이 얼마나 커지지 않는지를 확인한다. 현재는 splat assay, capillary assay 등을 이용하여 특성을 평가하고 있다. 기존의 방법을 이용하여 단백질의 특성 평가를 하기 위해서는 마이크로리터 단위의 비교적 많은 양의 단백질 시료가 필요하다. 새롭게 발견된 단백질의 경우, 생산 수율이 낮기 때문에 기존의 방법을 사용하여 특성 평가를 하는데 비용이 많이 들게 된다. 소량의 단백질만으로도 특성 평가가 가능하다면, 연구 초기 단계에서 새로운 단백질의 가능성을 평가하고 대량 생산을 위한 단백질을 선택하는 데 유용할 것이다. 요약하면, 본 논문에서 제시한 시스템은 일반적인 단백질의 열 특성을 평가하는 데에 있어 기존의 시스템보다 단백질의 미세한 구조 변화를 관찰할 수 있었으며, 결빙방지단백질의 특수한 성질 역시도 파악이 가능함을 보였다. 본 시스템은 마이크로리터 스케일의 샘플이 필요하였던 기존 방법과는 달리, 나노리터 스케일의 샘플로도 단백질의 특성 평가가 가능하였다. 또한 샘플 회수가 가능하여 제작한 마이크로 시스템은 다른 비생산적인 단백질의 열 특성을 평가하는 데 유용할 수 있을 것이다.