[논문]단백질 알부민 수용액의 광대역 초음파 스펙트로스코피

김정구; 배종림

단백질 알부민 수용액의 광대역 초음파 스펙트로스코피
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알부민 수용액(pH 7)에 대한 초음파 흡수 메카니즘을 규명하기 위해 주파수 $0.2{\sim}1,000\;MHz$에 걸쳐 흡수특성측정을 하였다. 관측된 단백질 알부민 수용액의 흡수스펙트럼은 David-Cole함수의 거울상으로 가정한 완화시간의 분포함수와 일치하였다. 이 분포함수는 BSA분자의 수화평형에 의한 것이고 수화평형에 의해 넓은 주파수영역에 걸쳐 완화현상이 일어난다.

Ultrasonic absorption spectrum in bovine serum albumin aqueous solutions have been measured at $20^{\circ}C$ over the broad frequency range $0.2{\sim}1,000\;MHz$ at pH 7. The absorption spectrum observed at neutral pH was successfully analyzed with the distribution of relaxation time assuming a mirror-image curve of the Davidson-Cole function. This distribution function suggests that hydration of BSA molecules is responsible for the absorption.

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문제 정의

본 연구는 0.2~1,000 MHz의 주파수 영역에서 BSA 용액의 pH 7에서 초음파 흡수측정을 행하여 그 흡수 메카니즘을 규명하는 것이다. 관측된 pH 7의 흡수스펙트럼은 David-Cole 함수의 거울상으로 가정한 완화시간의 분포 함수와 일치하였다.

가설 설정

그 이유의 하나 로 흡수스펙트럼이 단순한 단일완화로 표현되지 않고 굉장히 넓은 주파수영역에 걸쳐 변화하기 때문에 하나의 측 정법으로 넓은 주파수영역의 흡수측정이 어렵기 때문이다. Kessler와 DuniSe 완화시간의 분포로부터 pR 7의초음파 흡수의 원인으로 용매와 용질의 상호작용에 의한것이라고 제안했다. 또 O'Brien과 Dunn, Schneider eta]8)들은 헤모그로빈용액에 대한 측정에서 넓은 주파수 영 역에 걸쳐 완화시간이 분포하고 있음을 역시 관측하였다.

제안 방법

2~1,000MHz의 넓은 주파수 영역에 걸쳐 pH 7의 BSA수용액에 대한 초음파 흡수측정을 행하였다. 그 결과 BSA 수용액 (pH 7)의 흡수 스펙트럼은 저주파수영역으로 분포함수를 갖고, 완화 메카니즘을 단백질과 물분자와의 수화평형에 의한 것으로 해석하였다.
넓은 주파수영역에 걸쳐 초음파 흡수측정을 행하는 것은 고분자용액에서 일어나는 완화현상을 이해하기 위해서는 필수적이다. 그리하여 우리는 0.2~1,000MHz의 넓은 주파수 영역에 걸쳐 pH 7의 BSA수용액에 대한 초음파 흡수측정을 행하였다. 그 결과 BSA 수용액 (pH 7)의 흡수 스펙트럼은 저주파수영역으로 분포함수를 갖고, 완화 메카니즘을 단백질과 물분자와의 수화평형에 의한 것으로 해석하였다.
따라서 단백질 용액의 초음파 흡수메카니즘을 규명하기 위하여 알부민에 대한 연구가 많이 행하여지고 있다' Kessler와 Dunn.은 펄스법을 사용하여 20CC, pH 2.3~.8에 대해 주파수 1~50 MHz 의 BSA 수용액의 초음파 흡수측정을 행하여 pH 4.3과 pH 10에서 최대 흡수치를 관측하였다. pH 4.

대상 데이터

이 정상파의 파면에 평행하게 광을 입사시키면 Raman- Nath 회절이 일어나고 회절광은 광 헤테로다인법을 사용하여 음파신호를 검출한다. 광원은 He-Ne 레이저(15 mW) 를 사용했다. 공명 스펙트럼을 얻기 위해서 0.
실험에 사용한 BSAe 결정화되고, 동결 건조한 순도99% 이상이며 (Sig ma Chemical Co. A7638), BSA 수용액의 농도는 50 그/이다. 시료는 실험 하루 전에 만들어 400의 냉장고에 보존하였으며, 용해 시 pH는 7이었고 실험할 때 진공펌프로 기포를 제거하였다.

이론/모형

공명기는 수정진동자와 오목반사판으로 구성되어 있으며, 수정진 동자에 연속파를 보내면서 공명기내에 정상파를 만든다. 이 정상파의 파면에 평행하게 광을 입사시키면 Raman- Nath 회절이 일어나고 회절광은 광 헤테로다인법을 사용하여 음파신호를 검출한다. 광원은 He-Ne 레이저(15 mW) 를 사용했다.
시료는 실험 하루 전에 만들어 400의 냉장고에 보존하였으며, 용해 시 pH는 7이었고 실험할 때 진공펌프로 기포를 제거하였다. 측정한 온도는2000이고 측정방법은 광회절 초음파 공명법(0.2~10 MHz), Bragg반사법(12~100 MHz), 고분해능 Bragg반사법(120~ 1,000 MHz), 펄스법(3 MHz의 음속)이다. 실험에서 가장중요한 실험장치는 데이터가 빈약한 저주파수 영역 특히 1MHz 이하에서 흡수측정이 가능한 광회절 초음파 공명 법이다.

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