IBS, 소리만으로 효소반응 조절…지질 막 필요 없다

복잡계 자기조립 연구단, 소리로 다단계 효소반응 조절

생체 시스템 모방 연구, 신물질 합성 등 다양한 응용 기대

네이쳐 커뮤니케이션즈에 연구 결과 게재

[대전=뉴시스] 소리를 이용한 다단계 효소반응의 조절 개요도.  *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 복잡계 자기조립 연구단 김기문 단장(POSTECH 화학과 교수) 연구팀이 지질 막 없이 소리만으로 용액 내에 분리된 공간을 만들어 효소반응을 시공간적으로 조절할 수 있음을 규명했다고 3일 밝혔다.

생체 내 화학반응을 매개하는 촉매효소를 활용한 반응 및 생체 시스템 모방 연구에서는 효소를 지질이나 고분자 막으로 만들어진 공간에 가두는 '구획화'가 필요하다.

막 형성을 위해선 가격이 비싸고 번거로우며 시간이 걸리는 정제과정이 필요한데 이번에 연구진은 이런 과정 없이 소리를 이용해 용액을 상하로 흔들어주는 방식으로 '막 없는 구획화'를 구현, 다단계 효소반응을 시공간적으로 조절해 냈다.

연구진은 "물이 담긴 페트리 접시에 25~ 90㎐ 주파수의 소리를 틀어주면 이에 상응하는 동심원 물결이 생기는데 이 물결에서 상하로 움직이는 마루와 움직이지 않는 마디가 존재하는 것을 관찰했다"면서 "이 과정에서 용액이 마치 가상의 막이 있는 것처럼 물결의 마디를 경계로 서로 섞이지 않고 구획화되는 현상을 발견했다"고 설명했다.

연구진은 소리를 이용한 새 구획화 방법을 포도당 산화효소(glucose oxidase)와 겨자무 과산화효소(horseradish peroxidase)로 구성된 다단계 효소반응 시스템에 적용했다.

적용 결과, 두 번의 효소반응을 거친 최종 생성물은 용액의 마루 영역에서만 관찰되고 마디에 의해 서로 분리돼 동심원의 색깔 패턴으로 나타났다.

이는  막 구조를 이루는 물질이 없이 소리만을 이용해 구획화에 성공, 다단계 효소반응의 시공간적 조절과 같은 생체 시스템을 모방했다는 의미다.

연구결과는 국제학술지 '네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 14.919)' 온라인판에 지난 2일 게재됐다.(논문명:Cascade reaction networks within audible sound induced transient domains in a solution)
      
김기문 단장은 "이 연구는 소리를 이용한 막 없는 구획화와 이를 활용한 효소반응의 조절에 대한 것"이라며 "향후 이 방법이 생체 모방 시스템 연구나 새로운 물질의 합성 등에 사용될 것으로 기대된다"고 말했다.


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