금 기질을 이용한 다양한 단백질 상의 전자 저온현미경(electron cryomicroscopy) 기술

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-19

영국 캠브리지대학교(University of Cambridge)의 분자생물학교실의 연구자들이 전자 저온현미경(electron cryomicroscopy)을 이용해 단백질을 연구하고자 할 때, 많은 단백질들의 움직임에 의해 발생하는 문제를 해결할 수 있는 방법을 개발하는데 성공했다. 사이언스지에 실린 논문에서, Christopher Russo와 Lori Passmore는 어떻게 자신들이 이 문제를 해결하기 위해 금 기질(gold substrate) 위에 지지 구조를 만들었는지를 설명했다. 연구자들이 지적한 바와 같이 지금까지는 전자 저온현미경(electron cryomicroscopy)을 통해 많은 단백질들을 관찰하는 것이 힘들었는데, 그 이유는 이들이 빛을 가할 때 움직이며, 이로 인해 뿌연 이미지가 생기는 등의 문제가 발생해 정확한 모습을 측정하기 힘들었기 때문이다. 연구자들은 또한 이러한 현상이 탄소 기질의 불안전성 때문이며 이 탄소 기질은 현미경 하에서(일반적으로 안정성을 증가시키기 위해 샘플을 얼린다) 샘플을 지지하는데 이용된다. 이번 새로운 연구에서, 연구자들은 자신들의 새로운 방법을 설명하고 있으며 그들은 이 방법이 금으로부터 유래한 기질을 도입함으로써 앞서 설명한 문제들을 해결할 수 있다고 믿고 있다. 연구자들은 사각형 모양의 격자 기질 위에 500옹스트롬(angstrom) 두께의 금 필름을 도입한 탄소 기질을 이용했다. 연구자들은 다음으로 얼린 단백질을 자신들이 필름 위에 만들어낸 1.2마이크로미터 크기의 구멍에 위치하게 했다. 연구자들은 필름과 금 기질이 단백질 샘플들이 얼 때와 유사한 전기적 전도성(electrical conductivity)과 열 수축(thermal contraction)을 형성하게 한다고 말했다. 연구자들은 자신들의 실험에서 금을 선택하게 된 이유가 여러 가지 있다고 설명했다. 우선 금은 방사(radiation )에 대한 저항성이 매우 뛰어나며 때문에 안정하다. 또한 화학적으로 불활성이며 생분해성이 있고 전기적으로는 전도성을 지니고 있다. 이러한 일련의 과정을 테스트하기 위해 연구자들은 이전의 방법과 이번에 개발된 새로운 방법으로 전자 저온현미경으로 관찰하기 힘든 복잡한 구형 단백질인 아포페리틴(apoferritin)을 관찰했다. 연구자들은 금 기질을 이용해 실험을 수행하는 과정에서 샘플의 움직임이 거의 일어나지 않아 보다 나은 이미지를 얻을 수 있었다고 보고했다. 그들은 또한 이러한 감소된 움직임 덕분에 보다 가깝게 샘플을 관찰하고 이미지를 만들어낼 수 있었다고 말했다. 연구자들은 자신들이 개발한 방법이 현재의 방법으로 관찰하기 힘든 다른 단백질들의 이미지를 얻어내는 데도 유용하게 이용될 수 있으리라고 생각하고 있다. 그림: 연구자들이 실험에 이용한 금 기질의 광학현미경 사진 nvmhcrfc.jpg http://phys.org/news/2014-12-gold-substrate-electron-cryomicroscopy-difficult.html