초록 ▼

□ 연구개요
고세균에서 처음 발견된 미생물 로돕신의 경우 광자극을 통해 이온 수송을 매개하거나 광신호전달 매커니즘을 통해 광주성을 조절한다는 사실이 밝혀졌고, 최근의 연구를 통해 다양한 종류의 양이온 및 음이온, 또는 방사성 중금속을 이동시키는 돌연변이체가 발견되기도 하였다. 이러한 이온 수송 미생물 로돕신을 의학적으로 이용하려는 다양한 시도가 진행되고 있는데 옵토제네틱스(optogenetics)가 그 대표적인 경우로, 양이온 채널 로돕신과 음이온 펌프인 할로로돕신을 도입하여 빛을 이용한 신경신호 전달을 매개하는 연구가 진행되

□ 연구개요
고세균에서 처음 발견된 미생물 로돕신의 경우 광자극을 통해 이온 수송을 매개하거나 광신호전달 매커니즘을 통해 광주성을 조절한다는 사실이 밝혀졌고, 최근의 연구를 통해 다양한 종류의 양이온 및 음이온, 또는 방사성 중금속을 이동시키는 돌연변이체가 발견되기도 하였다. 이러한 이온 수송 미생물 로돕신을 의학적으로 이용하려는 다양한 시도가 진행되고 있는데 옵토제네틱스(optogenetics)가 그 대표적인 경우로, 양이온 채널 로돕신과 음이온 펌프인 할로로돕신을 도입하여 빛을 이용한 신경신호 전달을 매개하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 최근 그 존재가 밝혀진 음이온 수송 채널 역할을 하는 광수용체 단백질을 타겟으로 하여 광화학적, 광물리학적 특성을 밝히고, 이를 옵토제네틱스(optogenetics)에 응용하는 것을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 우선 신규 음이온 채널 로돕신 단백질의 서열을 탐색하여 유전자를 확보하고 이종 발현 시스템을 통해 다량의 정제 단백질을 확보하고자 하였다. 미생물 발현 시스템 및 곤충세포 발현 시스템을 이용해서 단백질 과발현 및 순수정제에 성공하였다. 차년도에는 순수 정제된 단백질을 이용하여 최대 흡수 파장 및 광자극에 의한 광순환주기 등의 광화학적 특성을 분석하고 이온 수송 채널의 광 의존적 이온 이동 특성을 분석하고자 하였다. 연구 결과 고유의 광흡수 스펙트럼을 측정하였고, 광자극에 의한 광순환 주기에 따른 중간체를 확인하였다. 또한 광자극에 의한 이온 수송 능력을 분석하였다. 마지막으로 음이온 채널 로돕신과 수소이온 펌프 로돕신을 곤충 세포에 도입하여 광자극에 의한 이온 이동을 제어하고자 하는 연구를 진행중이다.

□ 연구개발결과의 중요성
미생물 로돕신 단백질에 관한 연구는 태양 에너지를 생체에너지로 전환하는 기작에 관한 연구가 현재까지 활발하게 진행되고 있고, 다양한 광감지 디바이스로의 응용 및 옵토제네틱스로 대변되는 의학적 응용에 이르기까지 다방면에 걸친 연구가 진행중이다. 본 연구 과제는 최근 발견된 음이온 채널 로돕신의 특성 분석을 통해 그 응용방안을 모색하는데 그 의의가 있다. 본 연구에서는 새로 발견된 이온 수송 단백질의 서열을 이용하여 성공적으로 단백질을 생산해 내었고, 이를 통해 광 흡수를 통한 광순환 기전을 밝혔다. 연구 결과를 통해서 광자극을 통해 이루어지는 광순환 주기를 이해하고 이를 이용하여 이온수송 능력을 제어할 수 있는 기초를 확립할 수 있었다. 따라서 본 연구 과제를 통해 지속되어온 미생물 로돕신 연구를 한걸음 더 진보시키고, 이를 응용할 수 있는 가능성을 제공하였다는 점에서 매우 중요한 의미를 갖는다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 1) 음이온 수송 채널 로돕신의 DNA서열 탐색 및 유전자 확보 ... 3
• 2) 음이온 수송 채널 로돕신의 발현 ... 4
• 3) 광수용체 단백질의 광화학적 특성 분석 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8