국내 연구진이 이중가닥 유전자에만 선택해서 결합하는 단백질을 금 나노선 광학 센서에 적용, 유전자의 초고감도 검출에 성공했다. 다양한 바이오마커 검출, 고감도·고특이 질병 진단 기술 개발을 위한 기반으로 활용될 것으로 전망된다.
한국생명공학연구원(원장 장규태)은 강태준 위해요소감지BNT연구단 박사팀이 정용원·김봉수 KAIST 화학과 교수팀과 함께 특수한 다가(Multivalent) 형태의 단백질을 이용한 초고감도 유전자 검출 기술 개발에 성공했다고 14일 밝혔다.
연구팀은 이중가닥 유전자에 결합하는 다가 형태의 단백질을 최초로 합성했다. 다가 형태 단백질은 다중 단백질 구조체로 되어 있다. 본래 이중가닥 유전자에 결합하는 단백질을 여러 개 합성, 결합 성능을 배가시켰다.
문제는 결합력이 커지면서 이중가닥뿐만 아니라 단일가닥 유전자에도 쉽게 달라붙게 된다는 점이다.
연구팀은 양성 전하를 띠는 단백질에 음성 전하를 부여, 이들이 유전자와 결합하는 양상을 다르게 했다. 이중·단일가닥 유전자는 모두 음성 전하를 띠기 때문에 음성 전하 단백질과 반발한다. 그러나 이중가닥 유전자의 경우 단백질의 본래 결합 성질이 더 크게 나타나도록 전하를 최적화했다. 단일가닥 유전자는 전기 성질에 따라 서로 반발하게 뒀다.
이 결과 표적 유전자에는 효과 높게 결합하고 비표적 유전자에는 결합하지 않는 최적의 다가형태 단백질을 개발했다.
연구팀은 이 단백질을 금 나노선 광학센서에 적용, 극히 낮은 유전자 농도인 '아토몰라 농도' 수준의 용매에서 특정 유전자 검출에 성공했다. 금 나노선 광학센서는 부착된 단백질을 이용, 표적 유전자와 결합해 해당 유전자의 존재 유무를 파악하는 센서다.
연구팀은 여러 개의 유전자를 동시에 검출할 수 있어 질병 진단 센서로 활용할 수 있는 가능성을 확인했다고 밝혔다.
강태준 박사는 “이번 연구 성과는 다가 단백질의 상호 작용을 이용, 이중가닥 유전자에 결합하는 신규 단백질 프로브를 개발한 것”이라면서 “다양한 바이오마커에 결합시켜 고감도·고특이 질병 진단 기술을 구현할 수 있을 것”이라고 기대했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
