KAIST(총장 강성모)는 박현규 생명화학공학과 교수 연구팀이 수은· 은 등의 금속이온을 스위치로 사용해 DNA 압타머를 조절함으로써 DNA 압타머와 결합해 있는 핵산중합효소 활성 조절 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

그동안 핵산과 금속이온의 상호작용을 이용해 효소 활성을 조절하는 여러 연구들이 수행되고 있었다.

하지만 금속이온에 의해 반응이 진행되면 다시 반응을 되돌릴 수 없어 가역적으로 시스템을 구현해야 하는 분자스위치·논리게이트 등에 사용이 어렵다는 한계가 존재했다.

핵산중합효소는 핵산의 복제를 돕는 효소로 DNA 압타머와 결합해 있는 상태로는 별다른 역할을 수행할 수 없다. 특정 외부적 자극을 통해 DNA 압타머를 조절해 핵산중합효소를 활성화시켜야 한다.

연구팀은 핵산중합효소와 상호작용을 하는 DNA 압타머가 특정 금속이온에 반응하도록 염기서열을 조작했다. 수은·은 등의 금속이온을 도입, 핵산중합효소와 DNA 압타머 결합을 조절하며 중합효소의 활성을 조절할 수 있게 만들었다.

연구팀은 금속이온에 의해 시스템을 조절할 수 있는 분자 수준 스위치를 개발했다. 기존 기술의 한계였던 비가역성 문제를 해결해 핵산중합효소의 활성을 가역적으로 조절할 수 있게 됐다.

박현규 교수는 "향후 DNA 기반 분자회로·신호전달체계 원천기술이 될 수 있을 것"이라며 "중합효소 외에 다양한 효소 활성의 가역적 조절에 응용될 수 있고 다양한 분자스위치 개발이 가능해질 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 영국왕립화학회가 발행하는 '케미컬커뮤니케이션'(Chemical communications) 4월호에 게재됐다.