국내 연구팀, 플러렌-단백질 복합체 3차원 구조 첫 규명

↑ 김용호 교수

국내 연구팀이 자기조립 단백질을 이용해 플러렌-단백질(COP) 복합체의 3차원 구조를 세계 최초로 규명했다.
플러렌은 벤젠, 톨루엔 등 일부 용매에만 부분적으로 녹는 성질을 가지고 있다. 빛에 매우 민감한 분자기도 해 여러 금속원자를 섞어 도체, 초전도체로 사용하거나 촉매, 센서, 바이오메디컬 등 다양한 산업분야에서 응용성이 부각되고 있다.
문제는 플러렌이 유기용매에 대해 용해도가 낮고 플러렌 분자들이 축적되면서 자발적으로 응집체를 형성하는 ‘자발적 응집현상’ 등이 나타나 다양한 분야에 응용하기가 어렵다는 것이다.
나노 구조물 또는 나노-바이오 복합체를 만들고자 하는 연구는 소재가 지닌 물리적 성질의 한계를 넘어서고 시너지 효과를 통해 새로운 기능을 개발할 수 있어 활발히 진행되고 있다. 생체재료인 단백질 또는 펩타이드를 이용한 나노-바이오 복합체는 산업 분야 뿐 아니라 인간에게도 적용 가능한 의약 분야에도 유용하게 쓸 수 있다.
김용호 교수 연구팀은 원자 수준의 구조를 규명하는 X-선 결정학 기법을 이용해 플러렌-단백질 복합체의 고해상도 3차원 구조를 규명했다. 연구팀은 플러렌을 단백질 수용액에 녹여 단백질-플러렌 복합체를 만들어 결정화에도 성공했다. 단백질의 자기조립화 원리를 이용한 단백질 디자인을 통해 플러렌을 규칙적으로 배열할 수 있는 자기조립 단백질을 합성하고 결정화 한 것이다. 정교하게 배열된 격자 구조 내에서 플러렌 사이에 전자의 이동이 가능했다. 생체소재 단백질과 나노소재 플러렌 간 상호작용 매커니즘을 확인한 것이다.
김 교수는 “단백질 디자인을 통해 플러렌을 규칙적으로 정렬하는 최초 모델을 제시해 향후 나노-바이오 신물질 개발과 새로운 전기전도성 단백질 기반 소재 개발에 매우 중요한 적용기법으로 활용될 것으로 기대된다”며 연구의의를 밝혔다.
[이영욱 기자]