초록 ▼

본 연구는 생체 내 화학반응에 대한 정보를 얻기 위해 생체활성분자에 대한 기체상 연구를 통하여 각 분자의 고유성질(intrinsic properties)을 분광학적으로 규명하고, 최종적으로는 각 분자의 구조적인 정보 확인 및 더 나아가 생명과학 현상을 분자수준에서 이해하기 위한 기초자료로 응용하고자 한다. 인체를 이루는 기본적인 구성요소와 생체활동에 필요한 특정한 요소는 셀 수 없이 많은 분자들과 원자들이 모여 조화롭게 이루어져 있다. 현대 첨단과학시대인 현시점에서 전 세계적으로 삶의 질에 대한 관심이 급증하였고, 따라서 많은 과학

본 연구는 생체 내 화학반응에 대한 정보를 얻기 위해 생체활성분자에 대한 기체상 연구를 통하여 각 분자의 고유성질(intrinsic properties)을 분광학적으로 규명하고, 최종적으로는 각 분자의 구조적인 정보 확인 및 더 나아가 생명과학 현상을 분자수준에서 이해하기 위한 기초자료로 응용하고자 한다. 인체를 이루는 기본적인 구성요소와 생체활동에 필요한 특정한 요소는 셀 수 없이 많은 분자들과 원자들이 모여 조화롭게 이루어져 있다. 현대 첨단과학시대인 현시점에서 전 세계적으로 삶의 질에 대한 관심이 급증하였고, 따라서 많은 과학자들은 생명 현상에 대한 정보를 얻기 위해 거대 분자인 단백질과 DNA에 대한 분자수준에서의 구조 연구가 활발히 진행 되고 있다. 하지만 단백질과 DNA 같은 큰 분자들의 구조와 생체내에서 그들의 물리적, 화학적 기능을 분석하기 위해서는 결정적인 역할을 하는 작은 분자들부터 접근하여 원자나 분자수준의 화학 반응 메커니즘을 이해하기 위한 기술이 필요하다. 많은 발전을 이루고 있는 기술들 중 빛과 물질의 상호작용을 이용해서 물질의 구조 및 물리적인 특성을 연구하는 학문인 레이저 분광학이 많은 각광을 받고 있다. 이는 분자의 크기 및 상태에 상관없이 다양한 응용연구가 가능하며, 다른 구조분석 방법과 달리 기체상에서 샘플에 레이저만 조사해주면 되기에 샘플 회수가 가능하다는 장점이 있어, 분자 고유의 정보를 얻기 힘든 생체 활성 분자 연구에 적합하다. 그리하여 본 연구진은 현재 전세계적으로 많은 연구가 이루어지고 있는 추세에 맞춰 기체상에서의 레이저 분광학 기술을 이용하여 생체 활성분자 및 생체 내 반응에 대한 분자수준에서의 이해를 기대한다. 또한 최종적으로 연구 목적이 달성될 경우 그 파급효과는 생명과학 현상의 기본적인 이해뿐만 아니라 본 연구의 원천기술을 선점하여 국제적 연구 역량 강화에 크게 기여 할 것이라 생각한다.
이와 같은 연구 목표를 기초로 하여 1차년도에는 생체활성분자의 기체상 분광학 연구를 위한 고진공 챔버를 제작하고, 최상의 조건에서 높은 수준의 결과를 만들기 위한 최적화 작업을 진행하였다. 독자적으로 제작 및 최적화한 고진공 챔버를 통해 특정 생체활성분자에 대한 전자전이 스펙트럼을 측성하고, 분석을 통해 들뜬상태에의 구조적인 정보를 확인하였다. 이어서 두 대의 레이저를 사용하여 기체상에서 존재하는 이성질체를 확인 하는 UV-UV hole-burning (UV-UV􎆏HB) 분광학 기술을 도입 하여 본 연구실에서 직접적으로 생체활성분자의 이성질체를 분리 및 분석을 가능하도록 구축 하였다. 이어서 2차년도에서는 생체활성분자와 물과의 클러스터 실험을 계획하였으며, 또한 국제적으로 유수한 그룹과 공동 연구를 수행하였다. 우리 몸속에 존재하는 물과 생체활성분자와의 클러스터 실험을 통해 수소결합이 생체 내 화학반응에 미치는 영향에 대해서 이해하고자 하였고, 따라서 기화된 물분자의 비율을 최적화하기 위한 water containing chamber를 추가적으로 구축하였다. 오랜 시간에 걸친 최적화 연구를 통해 생체활성분자-물 클러스터에 대한 전자전이 스펙트럼뿐만 아니라 UV-UV HB 결과로부터 클러스터의 이성질체를 분리하였다. 이어서 수준 높은 결과 분석을 위해 양자계산을 통한 다양한 파라미터로부터 Franck-Condon 시뮬레이션과 실험결과를 직접적으로 비교, 분석하여 생체활성분자-물클러스터의 구조적 안정도에 대해서 확인 하였다. 최종적으로 3차년도에는 구조분석에 아주 강력한 방법인 적외선 분광학 시스템을 추가적으로 구축하여 1, 2차 년도에서 얻은 생체활성분자와 그들의 물 클러스터의 이성질체에 대한 각각의 분자구조에 대한 적외선 스펙트럼을 통해 얻을 수 있었고, 다양한 양자계산 방법을 통해 얻어진 진동모드와 비교하여 정확한 구조적인 정보를 규명 하였다.
본 연구과제를 시작하고 3년에 걸쳐 115 건의 연구원의 학술발표와 8 편의 SCI 논문을 게재 하였고, 5 건의 수상실적을 얻는 성과를 통해 처음 목표한 것 보다 더 나은 기대 효과를 입증하였다. 본 연구와 관련하여 아직까지 더 많은 다양한 연구가 필요한 시점이며, 이는 본 연구팀에서 지속적으로 연구하여 더 좋은 결과를 도출 할 계획이며 현재에도 진행 중에 있다.
(출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 4P)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8