초록 ▼

연구의 목적 및 내용
· 생체물질인 단백질, 유전자, 등과 금속배위화합물간의 결합특성을 조사.
· 금속나노입자의 크기 및 모양에 따른 유전자와의 결합 특성을 분석.
· 유전자와 금속나노입자의 결합시 유전자의 염기인 구아닌의 전자전달특성의 변화를 조사하고, 이를 바탕으로 결합의 세기 및 구조를 분석함.
· 형광변화를 보이는 유기배위체를 합성하고, 선택적으로 금속이온과 결합하는 결합체를 개발.
· 금속화합물과 유전자 및 단백질과의 상호작용에 의한 전자전달현상을 이해함으로서 DNA 분해반응을 분석하고,

연구의 목적 및 내용
· 생체물질인 단백질, 유전자, 등과 금속배위화합물간의 결합특성을 조사.
· 금속나노입자의 크기 및 모양에 따른 유전자와의 결합 특성을 분석.
· 유전자와 금속나노입자의 결합시 유전자의 염기인 구아닌의 전자전달특성의 변화를 조사하고, 이를 바탕으로 결합의 세기 및 구조를 분석함.
· 형광변화를 보이는 유기배위체를 합성하고, 선택적으로 금속이온과 결합하는 결합체를 개발.
· 금속화합물과 유전자 및 단백질과의 상호작용에 의한 전자전달현상을 이해함으로서 DNA 분해반응을 분석하고, 유전자 분해 반응 메카니즘상의 차이를 비교 분석.
· 금속화합물과 생체고분자의 전자전달 특성으로부터 효소와 결합에 의한 조효소 환원반응에 적용
연구결과
· 생체고분자와 무기배위화합물간의 전자전달현상을 연구하기 위해 금속배위화합물의 분광학적 특성을 이용하여 규명함.
· 금속화합물과 유전자 염기간의 전자전달특성을 이용하여 전기화학적으로 유전자 구조의 변화를 조사함.
· 특정한 단백질, 생체분자, 금속이온과 선택적으로 결합하여 G-quadruplex, hairpin, 등과 같은 3차원 구조를 형성하는 엡타머 DNA를 사용하여 전자전달을 조사하였고, 이 과정에서 전자전달에 의한 전류를 측정함으로서 선택적인 생체물질 및 금속이온을 검출하는 시스템을 개발함.
· 무기형광물질을 사용하여 생체물질간의 에너지 전달을 조사하여 이온이나 작은 분자의 결합에 의한 유전자의 구조적인 변화를 관찰.
· 무기형광물질들은 독특한 리간드 구조로 인해 수용액에서 소광을 하는 특성을 이용하여 생체고분자와의 상호작용을 분석함.
· 나노입자의 표면에서 생체고분자의 구조적 변화에 따라 에너지전달속도에 차이를 규명하고, 구조변화에 대한 분석.
· 전극표면의 작용기의 변화에 따른 금속화합물과 생체물질과의 전자전달속도의 차이를 규명하였고, 생체 조효소의 재생반응에 적용함.
연구결과의 활용계획
· 금속배위화합물과 유전자 및 단백질사이의 전자 및 에너지전달현상 이해.
· 나노입자에 의한 전자전달매개로 생체물질 환원재생반응에 대한 원천기술 개발.
· 여러 가지 target과의 결합에 의해 구조가 변하는 엡타머의 연구 결과로 생체내에서 DNA의 구조변화에 대한 기초지식 획득.
· Target인 DNA, 단백질, 특정 분자 및 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 새로운 전기화학적, 형광화학적 분석 플랫폼을 개발.
· 금속이온에 선택적으로 결합하는 유기리간드는 세포내의 금속이온분포 이미징에 활용.
· 전자전달 및 에너지전달에 사용될 수 있는 새로운 무기화합물에 대한 원천기술 개발.
· 전자 및 광에너지 전달 현상의 이해와 이를 효소 및 생체모방촉매와 연결한 새로운 생체물질 재생시스템 구축의 기반을 제공.

Abstract ▼

Purpose&contents
- Analysis of reaction mechanisms in electron transfer reactions between biomolecules and metal coordination complexes
- Analysis of processes for energy transfer between metal complexes/ metal nanoparticles and biomolecules
- Design and preparation of biomimetic metal c

Purpose&contents
- Analysis of reaction mechanisms in electron transfer reactions between biomolecules and metal coordination complexes
- Analysis of processes for energy transfer between metal complexes/ metal nanoparticles and biomolecules
- Design and preparation of biomimetic metal coordination catalysts
- Study of interaction between metal complexes and DNA or proteins
- Assembly of photosensitizer and metal catalyst for energy transfer reactions
- Assay of DNA mismatches and detection of small molecules and metal ions
- Development of photosystem reducing cofactor and producing valuable compound
Result
Guanine-rich DNA sequences will be studied to form G-quadruplex structures through stacking of multiple G-tetrads. Electron and energy tranfer reactions are investigated between metal complexes and biomolecules by electrochemical and fluorescence studies. The detection and targeting of single base mismatches in DNA will be investigated for the rational development of new disgnostics and chemotherapeutics. Oligonucleotide-based sensing systems are studied to detect metal ions from an aqueous solution. From differences in electron and energy transfer due to structural changes of oligonucleotides upon binding targets, new sensitive and selective assay techniques will be presented. We study the construction of a mismatch recognition metal agent that binds specifically. Proton-coupled electron transfer reactions play an essential role in a bread range of energy conversion processes, including photosynthesis and respiration. The organization of molecules into assemblies promotes long-lived charge separation and catalysis of the electrolysis reactions. Developed catalysts and reagents will be immobilized upon a range of insoluble nanoporous supports. Improved catalyst stability, increased selectivity, enhanced regioselectivity due to steric hinderance will be studied. Assambly of all communicating components, such as photosensitizer, electron relay, and catalyst will provide a system to regenerate biological cofactors which can be utilized for enzymatic or biomimetic catalytic reactions. We are going to develop new metal complexes mediating electron transfer and cofactor subsitutes.
Expected Contribution
- understanding of electron and energy transfer phenomenon between metal complexes and biomolecules.
- developing new techniques reducing biomolecules by metal nanoparticles
- understanding the role of biomolecules changing their structures upon binding to target molecules, such as proteins, small molecules, and metal ions.
- developing new sensing techniques to assay biomolecules and metal ions.
- developing new metal complexes to conduct electron and energy transfer to biomolecues.
- developing new generation system of cofactors used for biocatalytic reactions.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 13
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 15
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 17
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 17
• 8. 참고문헌 ... 17
• 9. 연구성과 ... 19
• 10. 기타사항 ... 35
• [별첨1] 대 표 연 구 성 과 ... 36