신기술 소개
520 … NICE, 제39권 제5호, 2021
세포의 항상성(homeostasis)은 외부 환경의 급격 한 변화로 인해 세포 내부의 물리-화학적 특성이 변 화할 때 교란된다. 세포내 삼투압 조절은 세포의 기 능을 유지하는 데 매우 중요하지만, 아직까지 세포가 어떻게 변화를 감지하고 이에 대응하는지 실험적으 로 모니터할 수 있는 기술은 부족한 실정이다. 미국 스탠포드대학교의 Cuevas-Velazquez 등은, 세포내 환
경변화에 민감하면서도 유연하게 구조를 변화할 수 있는 무정형단백질(intrinsically disordered protein)의 특성을 활용하여, 외부 삼투압 스트레스로부터 야기 되는 빠른 세포내의 변화를 형광을 통해 모니터할 수 있는 FRET 바이오센서를 개발하였다. 무정형단백질 은 특별히 안정한 3차 구조를 가지지 않은 형태의 단 백질로, 종래 많은 연구가 이루어진 3차 구조를 갖는
삼투압이 세포에 미치는 물리-화학적 영향을 추적하는 무정형단백질 바이오센서
(Intrinsically disordered protein biosensor tracks the physical-chemical effects of osmotic stress on cells)
Cuevas-Velazquez et al., Nature Communications, 12, 5438 (2021) DOI: 10.1038/s41467-021-25736-8
(무정형단백질을 특성을 활용한 세포내 삼투압 변화 모니터용 바이오센서)
신기술 소개
NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 39, No. 5, 2021 … 521 단백질과 달리 상대적으로 연구가 거의 이루어지지
않았지만, 세포 내 존재하는 단백질의 약 50% 정도 에 달하고, 환경변화에 따라 역동적이고 빠르게 변화 하는 구조의 앙상블 형태로 존재하며, 생명체 내에서 전사, 번역, 세포주기의 조절, 신호전달 체계에 중요 하게 관여하는 등, 다양한 생화학적 특성 및 기능이 최근 점차 파악되고 있다. 연구자들은 식물연구의 모 델 생명체로 사용되는 애기장대에서 수분 부족 시 발 현되어 삼투압 변화에 따라 구조가 바뀌는 무정형단
백질인 AtLEA4-5 단백질과 FRET(Förster Resonance Energy Transfer) 현상을 일으키는 형광단백질을 융 합하여 SED1으로 명명한 바이오센서를 제작하였고, SED1을 통해 살아있는 박테리아, 효모, 식물 및 인간 세포에서 삼투압의 변화에 따라 크고 선형에 가까운 FRET 신호를 얻어내었다. 상기 연구결과는 생명체 전반에 걸쳐 세포의 환경변화를 감지할 수 있는 분자 수준의 도구로서, 무정형단백질의 뛰어나면서 잠재 적인 활용 가능성을 보여준다.