초록 ▼

단일 분자 분광학(single-molecule spectroscopy)은 기존의 다수의 분자를 사용하는 ensemble 측정 방법으로 알지 못했던 새로운 과학적인 사실을 밝혀내고 있다. 하나 하나의 분자를 관찰함으로써, ensemble 측정의 평균적인 효과를 배제하여 숨겨진 분자의 특성을 파악할 수 있다. 현재 이 단일 분자 분광학 기술은 생물학 분야에서 가장 활발히 응용되고 있다. 이 기술이 숨겨진 생체 분자의 특성을 밝혀냄으로써 생물학 분야에 가장 큰 기여를 하고 있지만, 기술적으로 생물학이외에 물리, 화학, 광학, 생화학, 전

단일 분자 분광학(single-molecule spectroscopy)은 기존의 다수의 분자를 사용하는 ensemble 측정 방법으로 알지 못했던 새로운 과학적인 사실을 밝혀내고 있다. 하나 하나의 분자를 관찰함으로써, ensemble 측정의 평균적인 효과를 배제하여 숨겨진 분자의 특성을 파악할 수 있다. 현재 이 단일 분자 분광학 기술은 생물학 분야에서 가장 활발히 응용되고 있다. 이 기술이 숨겨진 생체 분자의 특성을 밝혀냄으로써 생물학 분야에 가장 큰 기여를 하고 있지만, 기술적으로 생물학이외에 물리, 화학, 광학, 생화학, 전자공학 등 다양한 학문이 융합되어 있기 때문에 다른 학문 분야의 발전에서도 엄청난 파급효과를 미치고 있다. 또한, 다른 학문의 기술적 발전이 단일 분자 분광학 기술의 발전을 촉진시키고 있다.
지금까지 단일 분자 분광학을 구현하기 위한 다양한 기술들이 개발되어 왔으며, 몇몇 기술들은 상당히 보편화 되어있다. 대표적인 기술로 광학 집게(optical tweezers)과 자석집게(magnetic tweezers)가 있으며, 이 기술은 이용하여 단일 DNA의 역학적 특성(힘과 뒤틀림)을 조사하는데 사용되고 있다. 또한 AFM을 이용하여 단일 단백질의 접힘(folding)과 풀림(unfolding), 재접힘(refolding)의 특성이 어떠한지를 밝혀 단백질의 접힘 방식을 규명하는 연구도 진행되고 있다. 단일 분자 분광학에서 가장 널리 사용되는 방법은 형광 측정 방식이다. 하나의 형광체를 DNA 혹은 단백질에 결합시켜 생체분자의 구조적인 변화를 나노미터 수준에서 실시간으로 관찰할 수 있다. 최근에는 나노 제조 기술을 사용하여 나노구조물를 제작하고, 이를 이용하여 세포 내부의 조건과 동일한 조건에서 단백질과 DNA의 상호작용을 연구하기도 한다. 나아가 독립적인 단일 분자 분광학 기술들을 서로 결합하려는 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 광학 집게와 형광 기술을 결합하여 DNA에 힘을 가하면서 나노미터 수준의 변화를 관찰하는 기술이 개발되었다. 이러한 융합 기술들을 통해 기존의 단일 분자 분광학 기술들이 밝힌 것보다 더 자세하고 구체적인 생체 분자들의 특성을 밝혀내고 있다.

목차 Contents

• 2008년도 학문후속세대양성사업 박사후국외연수지원 귀국 및 결과보고서 ...1
• 1. 연수일정 ...2
• 2. 연수활동내용 ...3
• 가. 연수수행결과 (구체적으로 기술) ...3
• 1. 연수 배경, 필요성 및 목적 ...3
• 1-1. 연수 배경 ...3
• 1-2. 연수의 필요성 ...3
• 1-3. 연수의 목적 ...4
• 2. 연수 방법, 내용 및 범위 ...5
• 2-1. 연수 방법 및 범위 ...5
• 2-2. 연수 내용 ...6
• A. DNA curtain ...6
• B. Dual-bead optical tweezers와 pedestal을 이용한 전반사 형광 측정 장치 ...8
• C. Optical tweezers와 DNA curtain과의 결합 ...11
• D. 단백질 발현 및 정제 ...13
• E. Quantum dot 표면을 anti-body로 코팅 ...14
• 3. 연수 결과 ...14
• 3-1. Dual-bead optical tweezers와 pedestal을 이용한 형광 측정 장치 ...14
• 3-2. DNA curtain과 optical tweezers의 융합 ...18
• 3-3. DNA에 걸리는 장력에 따른 Msh2-Msh6의 움직임 ...19
• 3-4. Mlh1-Pms1의 장력에 따른 움직임 ...20
• 4. 기대 효과 ...21
• 나. 연수를 통한 전문학술지에 게재된 논문 및 학술회의 활동 등 연수성과 ...23
• 다. 연수기관이 보유하고 있는 주요 과학기술 및 연구개발 현황 ...24
• 라. 연수시 주요 접촉연구자 및 향후 상호협력 추진이 가능한 연구자(상세히 기술) ...26
• 마. 기타 활동사항 ...26
• 3. 앞으로의 연구계획 ...26
• 가. 연수를 통하여 계획된 공동연구나 연수국가 관련기관과의 지속적인 협력가능성 ...26
• 나. 향후 본 연수에서 이루어진 연수결과의 활용방안 ...27
• 4. 연수국가 연구동향 ...27
• 가. 연수국가의 첨단 산업기술개발 실태 (산업구조 및 동향 포함) ...27
• 나. 연수분야에서의 연수국가의 주요 연구개발 현황 및 동향 ...28
• 다. 연구인력 육성 및 지원방안에 있어 도입하거나 반영하여야 할 프로그램 ...29
• 5. 연수생으로서 연수 전과 연수 후를 비교할 때 해외Pos-Doc.연수가 끼친 영향 및 연수효과 ...29
• 6. 건의사항 및 연수소감 ...29