이산화탄소 전환 미세조류의 유전자 선별이 가능한 나노원천기술 개발

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□ 교육과학기술(장관 이주호)는 (재)한국이산화탄소포집및처리연구개발센터(센터장 박상도)의 지원으로 고려대 화공생명공학과 심상준(47) 교수팀이 생명체 유전자 발현 과정의 실시간 분석이 가능한 나노원천기술을 개발했다고 밝혔다.

□ 최근 전 세계적으로 기후변화 대응을 위한 현실적 대안으로 이산화탄소를 포집하여 저장ㆍ전환하는 CCS*기술의 중요성이 부각되고 있다.

* CCS : Carbon Capture and sequestration

○ CCS기술 중 생물학적 전환기술 분야는 유전자 조작이나 균주 선별 등 형질이 개선된 미생물을 이용하여 이산화탄소를 바이오 디젤 등과 같은 유용물질로 전환하는 기술이다.

○ 최적의 이산화탄소 전환 균주개발을 위해서는 변형된 유전자를 빠른 속도로 스크리닝 하는 것이 중요한데 그동안 유전자 스크리닝에 너무 많은 노동력과 시간이 소요되어 동 기술의 걸림돌이 되어왔다.

□ 심상준 교수팀은 빛의 산란(Rayleigh Scattering)과 전자의 플라즈몬 공명(Plasmon Resonance) 현상을 기반으로 생명체의 유전자 발현 과정을 나노 수준에서 실시간으로 분석하는데 성공했다.

○ 교수팀은 20나노미터 크기의 금나노 입자에 여러 가지 변형된 유전자를 결합시킨 후 빛을 투과하여 산란 스펙트럼을 분석한 결과 단백질과 유전자 간의 미세한 상호 작용을 검지할 수 있었다.

○ 또한, 동일한 금 나노입자의 표면에서 전자가 떨리는 현상(플라즈몬 공명현상)을 미세하게 분석함으로써, 유전자와 단백질간의 선택적인 친화성을 실시간으로 분석하였다.

○ 이 기술을 세포 내 RNA를 합성하는 효소(RNA polymerase)에 적용할 경우, 유전자의 변이 여부를 나노 수준에서 정확히 식별할 수 있어 유전자 변이 진단 기술로서 활용이 가능하다는 것이 연구팀의 설명이다.

□ 특히, 해당 기술을 이산화탄소 전환을 위한 균주 개량에 응용할 경우 신속하고 정확한 유전자 스크리닝을 통해 미세조류를 이용한 이산화탄소 전환 기술 개발 주기를 혁신적으로 단축할 것으로 기대된다.

□ 박상도 센터장은 “이번에 심교수 팀에서 개발한 분석시스템은 세포 내의 특정한 생체반응을 실시간으로 정량화하고 모니터링할 수 있어 이산화탄소의 생물학적 전환분야 뿐만 아니라 질병의 조기 진단 등 다양한 분야에 적용이 가능하다”고 밝혔다.

□ 연구결과는 재료분야의 권위 있는 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼지(Advanced Materials)’ (IF=13.88)에 표지 논문(Front Cover Story) (3월 6일자)으로 게재되었다.

※ 논문명: Real Time, Sensitive, and Specific Detection of Promoter-Polymerase Interactions in Gene Transcription Using a Nanoplasmonic Sensor)

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