한국생명공학연구원(이하 생명연)은 강태준 위해요소감지BNT연구단 박사와 정용원·김봉수 KAIST 화학과 교수 연구팀이 이중가닥 유전자에만 선택적으로 결합하는 다가(Multivalent)형태의 단백질을 합성하고, 이를 금 나노선 광학센서에 적용해 초고감도로 유전자를 검출하는데 성공했다고 14일 밝혔다.

다가형태의 단백질은 같은 단백질 여러 개가 연결된 다중 형태의 단백질 구조체를 말한다.

연구팀은 단백질 공학과정으로 이중가닥 유전자와 특이적으로 결합하는 다가형태 단백질을 합성했다. 연구팀은 단백질이 이중가닥 유전자에 대해 높은 결합력을 가짐을 확인했다. 하지만 동시에 단백질이 단일가닥 유전자에 대한 비특이적인 결합력도 증가해 유전자 검출에 문제점을 보이는 현상도 발견했다.

연구팀은 개발된 다가형태 단백질의 표면 전하를 조절해 표적 유전자에 대해 특이적으로 결합하고, 비표적 유전자에 대해서는 완벽하게 결합하지 않는 최적의 다가형태 단백질을 개발했다.

최적화된 다가형태 단백질을 금 나노선 광학센서에 적용해 아토몰라(Attomolar) 농도 수준의 유전자 검출에 성공했다. 아토몰라 농도는 1리터 용매에 6.02×105개의 유전자만이 존재하는 극히 낮은 농도다.

강태준 박사는 "단백질 표면 전하 개질을 통해 비특이적인 결합을 어떻게 감소시킬 수 있는지를 보여준 것"이라며 "이러한 연구 결과는 고감도·고특이 질병진단기술 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다"고 말했다.

한편, 이번 연구 성과는 화학분야 저널인 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition, IF=11.994)'에 지난 10월 25일자 온라인 판으로 게재됐다.