바다속 홍합이 표면에 붙을 수 있는 접착단백질 작용 원리가 밝혀졌다. 인체에 사용하는 스마트한 생체접착소재 개발에 단초가 될 전망이다.
차형준 포스텍(POSTECH) 화학공학과 교수 연구팀은 바다의 홍합이 표면에 붙을때 도파-철 이온결합과 수소이온농도(pH)에 따라 홍합이 더 강하게 달라붙는다는 사실을 실험을 통해 확인했다고 15일 밝혔다.
홍합은 자체적으로 분비하는 여러 종류의 접착단백질 덕분에 바다속 바위 표면에 강하게 붙어있을 수 있다.
홍합의 접착에는 도파(Dopa)라는 아미노산의 역할이 중요하다. 도파와 철 이온이 결합할때 구조와 특성을 원래대로 유지하려는 자가복원 특성을 갖고 있어 접착단백질이 더 잘 작용할 수 있도록 기여하는 것으로 알려져 있다. 하지만 실제 홍합 접착이 일어나는 면과 면 사이에서는 어떠한 역할이 있는지 밝혀진바가 없다.
차 교수 연구팀은 철 이온과 도파가 결합하면 더 단단하게 뭉친다는 성질을 활용했다. 도파-철 이온 결합과 pH 정도에 따라 접착단백질들끼리 서로 뭉치려는 힘(응집력)과 표면에 붙으려는 힘(표면접착력)에 대해 집중 연구했다.
그 결과 pH가 높아지면 도파-철 이온 결합으로 접착력이 향상돼 더 강하게 달라붙는 것을 확인했다. 즉 실제 알려진 것처럼 홍합은 접착단백질을 분비해 표면에 붙는 동안에는 낮은 pH 환경을 만들어 표면접착력을 좋게 유지하고, 이후에는 바닷물의 높은 pH에 맞춰 스스로 도파-철 이온결합을 통해 응집력을 좋게 함으로써 더 강하게 붙는다는 것이다.
차형준 교수는 “이번 연구는 그동안 알려지지 않았던 접착 면에서의 도파-철 이온 결합 역할을 규명함으로써 홍합 접착 메커니즘을 이해하는 데 중요한 단서를 제공했다”며 “pH에 반응해 접착력을 조절할 수 있는 새로운 생체접착소재로서 활용 가능성도 기대된다”고 덧붙였다.
한편 이번 연구는 해양수산부가 추진하는 해양수산생명공학사업의 `해양 섬유복합소재 및 바이오플라스틱소재 기술개발`의 지원을 받아 수행됐다. 화학분야 권위지인 `케미스트리 오브 머터리얼즈(Chemistry of Materials)`에도 최근 발표됐다.
◇용어해설
도파(Dopa)=실제 홍합의 접착 메커니즘에 가장 큰 역할을 한다고 알려진 도파(Dopa)는 단백질을 구성하는 아미노산 중 하나인 타이로신(tyrosine)에 수산화기가 하나 더 붙은 형태의 아미노산이다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
