[시사매거진]국내 연구진이 자기조립 단백질을 이용해 플러렌-단백질(COP) 복합체의 3차원 구조를 세계 최초로 규명했다.

한국연구재단은 미래창조과학부 미래유망융합기술 파이오니어 사업의 지원을 받은 김용호 교수(성균관대학교)가 De novo 단백질 디자인 기법을 이용해 플러렌-단백질 나노 복합체를 결정화했다고 밝혔다.

플러렌-단백질 복합체는 플러렌이 자기조립 단백질에 의해 규칙적으로 배열이 가능하고, 절연성인 단백질 결정이 전기적 특징을 지닌 전도성 결정으로 변화할 수 있음을 보여준다.

이번 연구결과는 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communication)’에 4월 27일 온라인판에 게재됐다.

플러렌은 내부에 금속을 도입하여 전도체, 초전도체로 활용하거나 플라스틱에 넣어 절삭도구로도 이용되는 것처럼 윤활제, 공업용 촉매제, 의약품 등 다양한 산업 분야에서 응용되는 대표적인 나노물질이다.

그러나 유기용매에 대한 낮은 용해도와 자발적 응집현상과 같은 민감한 물리·화학적 성질 때문에 다양한 응용에 어려움이 있다.

나노 구조물 또는 나노-바이오 복합체를 만들고자 하는 연구는, 소재가 지닌 물리적 성질의 한계를 넘어서고 시너지 효과를 통한 새로운 기능을 개발할 수 있기에 활발히 진행되고 있다.

그 중 생체재료인 단백질 또는 펩타이드를 이용한 나노-바이오 복합체는 산업 분야 뿐 아니라 인간에게도 적용 가능한 의약 분야에도 유용하게 쓰일 수 있다.

이에 김용호 교수팀은 원자 수준의 구조를 규명하는 X-선 결정학 기법을 이용해 플러렌-단백질 복합체의 고해상도 3차원 구조를 세계 최초로 규명했다.

연구진은 플러렌을 단백질 용액에 분산시켜 단백질-플러렌 복합체를 제작하여 결정화에 성공했다.

김용호 교수는 “단백질 디자인을 통해 플러렌을 규칙적으로 정렬하는 최초 모델을 제시하여 향후 나노-바이오 신물질 개발과 새로운 전기전도성 단백질 기반 소재 개발에 매우 중요한 적용기법으로 활용될 것으로 기대된다.”며 연구의 의의를 밝혔다.