초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 과제의 경우 효소 반응의 특성분석을 MDFS 및 입자의 랜텀 움직임 관측시스템이라는 새로운 연구접근법 제안하고 그 가능성을 검증하여 효소 동력학 연구의 기반을 구축하는 것을 목적으로 삼고 있음. 이와 같은 연구목적을 달성하기 위해서 1) MDFS 특장점을 활용한 효소 작용에 의해서 유도되는 생화학적 결합력 특성 규명 2) 효소작용에 의해 변하는 미세칩자의 랜덤 움직임 분석 시스템 향상 3) MDFS stiffiness 분석 시스템 개발/검증 4) 풀림/접힘 현상 측정을 위한 MDFS 인장실험 시스템 개

연구의 목적 및 내용
본 과제의 경우 효소 반응의 특성분석을 MDFS 및 입자의 랜텀 움직임 관측시스템이라는 새로운 연구접근법 제안하고 그 가능성을 검증하여 효소 동력학 연구의 기반을 구축하는 것을 목적으로 삼고 있음. 이와 같은 연구목적을 달성하기 위해서 1) MDFS 특장점을 활용한 효소 작용에 의해서 유도되는 생화학적 결합력 특성 규명 2) 효소작용에 의해 변하는 미세칩자의 랜덤 움직임 분석 시스템 향상 3) MDFS stiffiness 분석 시스템 개발/검증 4) 풀림/접힘 현상 측정을 위한 MDFS 인장실험 시스템 개발/검증 이라는 네 가지 연구내용을 가지고 과제를 진행하였음.
연구결과
1) MDFS 특장점을 활용한 효소 작용에 의해서 유도되는 생화학적 결합력 특성 규명
▶ 기존에 개발된 MDFS 기술을 적용하여 효소반응를 위한 다양한 실험프로토콜을 제안하고, 불특정결합을 감소시킨 환경에서의 효소에 의한 결합력 측정을 위한 실험 프로토콜을 구현.

▶ 설계한 실험 프로토콜을 기반으로 MDFS 시스템 상에서 기질-효소반응에 의한 미세입자의 결합력 변화 측정완료 및 분석된 단일결합력을 사용하여 기존의 결과를 따르는 효소 활성도 분석모델을 구현.

▶ 구현된 효소반응에 따른 미세입자의 결합력 분석 모델을 기반으로, 효소의 활성도에 관여하는 효소 환원제를 이용하여 효소의 촉매반응 정도를 효소 동역학 관점에서 분석하고 검증.

2) 효소작용에 의해 변하는 미세칩자의 랜던 움직임 분석 시스템 향상
▶ 본 연구과제 수행을 통하여 개발된 미세입자의 랜덤움직임 측정 시스템을 이용 효소반응에 의해 변화하는 미세입자의 랜덤움직임 분석모델을 구현하고 해당 시스템을 안정화시키기 위한 최적화를 진행.

▶ 미세입자 랜덤움직임 관측 시스템 최적화 진행 중에 발견된 문제점을 개선 및 안정된 미세입자의 랜덤움직임 측정 시스템을 구현.

▶ 개선된 시스템 및 분석 모델을 토대로 효소반응에 의한 미세입자의 랜덤 움직임의 변화를 관측하고 이로부터 MSD 및 확산계수를 분석하여 시스템의 유용성을 검증.

3) MDFS stiffness 분석 시스템 개발/검증
▶ 유전영동힘을 통하여 미세입자를 포획할 때 움직임을 분석 할 수 있는 실험 프로토콜을 설계.

▶ 설계한 실험 프로토콜을 이용 미세입자의 움직임을 다양한 기법으로 비교분석 및 검증하였으며 MDFS trap stiffness 분석에 최적화된 분석 모델을 제안.

▶ 미세입자의 포획정도를 다양하게 변화시키면서 trap stiffness 변화 양상을 정량적으로 해석.

4) 풀림/접힘 현상 측정을 위한 MDFS 인장실험 시스템 개발/검증
▶ MDFS 시스템의 force loading rate을 실험에 맞게 최적화 하는 연구를 수행.

▶ force loading rate 시스템의 자동화 및 동기화를 통하여 시스템의 정확성 및 수행능력을 확보하고 force step level 관점에서 최적화된 실험 조건을 제안.

▶ 풀림/접힘 현상 측정을 위한 실험 프로토콜을 설계 및 다양한 force loading rate조건에서 DNA의 풀림/접힘 인장 실험을 수행, 측정된 인장실험 결과를 열역학적 관점에서 이해하고 향후 본 시스템의 효용성 검증

연구결과의 활용계획
· 본 과제의 연구목표에 해당하는 효소반응의 특성을 MDFS 시스템 및 입자의 랜덤 움직임을 관측하여 분석하는 효소반응의 특성을 분석하는 새로운 연구접근법을 제안하고 프로토 타입 실험 환경을 구성한 후 그 가능성을 검증.

· 프로토 타입 실험환경에서 검증된 새로운 연구접근법을 통해서 분석가능한지 여부에 대한 추가연구를 필요.

· 이를 통해 새롭게 제안된 MDFS 시스템 및 입자의 랜덤 움직임을 관측기법의 확대 가능성 및 원천 기술 확보를 위한 추가 과제 제안 및 타 연구와의 응용연구를 진행계획.

(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose&contents
The purpose of this proposal is to make a novel approach to investigate an enzymatic reaction through two techniques such as MDFS and the system that can observe the random motion of a particle. To accomplish this purpose, we suggested the four contents: 1) The investigation of b

Purpose&contents
The purpose of this proposal is to make a novel approach to investigate an enzymatic reaction through two techniques such as MDFS and the system that can observe the random motion of a particle. To accomplish this purpose, we suggested the four contents: 1) The investigation of biochemical binding property mediated by an enzymatic reaction using MDFS system. 2) The development of the system for the analysis of particle's random motion mediated by an enzymatic reaction. 3) The development for the analysis of MDFS stiffness. 4) The development for the observation folding/unfolding phenomenon of molecular interaction using MDFS system.

Result
1) The investigation of biochemical binding property mediated by an enzymatic reaction using MDFS system
▶ Suggested several different experimental protocols and selected the best protocol in order to measure the biochemical binding force.

▶ Measured the biochemical binding force mediated by an enzymatic reaction using the optimized experimental protocol and then, suggested the analyzed model to an enzymatic activity using the experimental results.

▶ Characterized the enzymatic reaction using the suggested model and verified the model.

2) The development of the system for the analysis of particle's random motion mediated by an enzymatic reaction.
▶ Optimized the measurement system for the observation of particle's random motion mediated by enzymatic reaction and suggested the model for the particle's random motion.

▶ Did experiment to measure the particle's random motion and analyzed MSD and diffusion coefficient of the particle using the measurement data for the verification of the developed system

3) The development for the analysis of MDFS stiffness.
▶ Suggested the experiment protocol to investigate particles' behavior induced dielectrophoretic force.

▶ Verified the experimental protocol through several different previous measurement methods for the investigation of the particles' behavior and suggested the model to analyze MDFS trap stiffness.

▶ Verified the model through the quantitative results of the trap stiffness as applying several different experimental conditions.

4) The development for the observation folding/unfolding phenomenon of molecular interaction using MDFS system.
▶ Optimized the force loading rate module in MDFS System

▶ Improved the system accuracy through the automation and synchronization of force loading rate module in MDFS system and suggested the optimized conditions for applying force step level.

▶ Suggested the experimental protocol for the measurement of the folding/unfolding phenomenon using the optimized and improved the force loading rate module and verified the usefulness of the protocol through the experimental results using MDFS system.

Expected Contribution
· Suggested and Verified the novel approach to investigate an enzymatic reaction using the prototype experimental conditions under MDFS and the system that can observe the random motion of a particle.

· Need the further research as applying several different enzymatic reaction in order to concrete this novel approach

· Through this further research, secure IP about this new approach and suggest the new project to apply this new approach.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 30
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 32
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 32
• 7. 참고문헌 ... 32
• 8. 연구성과 ... 34
• 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 38
• 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 38
• 11. 기타사항 ... 38
• 끝페이지 ... 38