[신기술 소개] 오사카大, 세균 편모의 마이크로 프로펠러가 형태를 바꾸는 나노 기구를 해명

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Figure 1. 유영하는 세균 편모의 모식도. 살모넬라균이나 대

장균은 몇 가닥의 편모를 세포주변으로 연장하여, 다발로 회 전시켜 헤엄친다. 편모는 나선형의 스크류 프로펠러로, 나선 의 피치는 2.5 µm, 직경은 0.5 µm이며, 각각의 근원에 회전 모 터를 갖는다. 편모 크게 회전 모터인 근부(基部體), 유니버설 조 인트인 훅, 프로펠러와 같이 움직이는 편모 섬유의 세 부분으로 구성된다(CM : 세포막/PG : 펨티도클리칸 층/OM : 외막).

잉크젯법을 이용하여 탄소나노튜브 박막을 제조할 때, 적하 회수에 따라 나노튜브의 밀도를 제어하여, 고밀도의 막을 전극으로, 저밀도의 막을 트랜지스터의 활성층으로 이용한다.

출처 : NIKKEI 2010.3.17, http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=246734&lindID=4 작성 : 소대섭(한국과학기술정보연구원)

오사카大, 세균 편모의 마이크로 프로펠러가 형태를 바꾸는 나노 기구를 해명

일본 오사카대학(大阪大学)과 이화학연구소(RIKEN)는 저온전자현미경법과 나선상재구성법에 의해 세균 의 유영(遊泳) 기관인 편모(鞭毛)의 초분자 섬유구조를 해석하고, 미소한 생체 프로펠러 형성과 스위치의 분자 메커니즘의 해명에 성공한 것을 발표하였다. 이는 RIKEN 방사광과학종합연구센터 단백질결정구조해 석연구그룹의 마키 사오리(眞木さおり) 연구원, 요네쿠라생체기구연구실의 요네쿠라 고지(米倉功治) 연구 원, 오사카대학 생명기능연구과의 난바 게이이치(難波啓一) 교수의 공동연구에 의한 성과로, 미국 과학지 Nature Structural & Molecular Biology의 온라인 판에 2010년 3월 14일 공개되었다.

이번 연구 성과를 발표한 연구진은 2003년 R형의 섬유구조를 보고했으며, 그 후에도 저온전자현미경법 과 나선상재구성 기술개발을 진행시켜, 금번 L형

섬유의 원자 모델의 구축에 성공했다. 그 결과, L 형과 R형의 구조 차이에 의해 야기되는 편모 섬유 의 형태변환 기구에 관해 그 분자 메커니즘을 밝 혔다. 나선 섬유의 형태변환을 실현시키고 있었던 것은, 편모 섬유의 중심에 있는 ２중 원통구조 내 측의 긴밀한 분자간 상호작용과 외측의 유연한 분 자간 상호작용으로 생물 나노 머신이 갖는 유연한 제어의 구조가 밝혀졌다. 이로써, 1960년대부터 수수께끼였던 세균의 유영을 컨트롤하는 구조의 일단(一端)을 해명하게 되었다. 이번 성과는 장래 의 나노기술의 응용으로서, 모터의 프로펠러 등에 도움이 될 것으로 기대된다.

섬유 구조를 형성하는 초분자복합체는 생체 내에 많이 있으나, 결정을 제작하기가 곤란하여 X선 결 정 해석법에 의한 고분해능에서의 분자구조해석은 매우 어렵다. 이번 결과는 결정을 작성하지 않고 생 체 초분자의 자연스러운 기능 구조를 해석할 수 있 는 방법의 개발이라는 점에서도 대단히 중요하다.

출처 : Nature Structural & Molecular Biology, http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2010/100315

작성 : 이준우(한국과학기술정보연구원)