고려대 세종 백승필 교수팀, 세포 내 ATP 수준 측정 시스템 '압타머-GFP' 개발

사진 왼쪽부터 고려대 세종캠퍼스 생명정보공학과 박기성 박사(제1저자), 차한빛 박사(공동 제1저자), 이진협 교수(공동 교신 저자), 백승필 교수(교신 저자). 고려대 세종캠퍼스 제공

고려대 세종캠퍼스는 백승필 교수(생명정보공학과) 연구팀이 DNA 압타머에서 분리된 GFP 단백질 결합으로 세포 내 ATP 수준을 생체 내에서 형광으로 관찰할 수 있는 시스템을 개발했다고 8일 밝혔다.

압타머(aptamer)는 표적물질에 특이적으로 결합하는 단일 가닥의 핵산 (DNA 또는 RNA)으로, 항체와 동일한 특성을 가진다.

이는 SELEX(Systematic Evolution of Ligands by EXponetial enrichment)라는 시험관 진화법에 의해 선별할 수 있다.

또 금속이온, 소분자 물질, 단백질뿐만 아니라 세포에 이르기까지 다양한 표적분자에 결합할 수 있는 특징으로 인해 최근 국내외적으로 연구활용성이 높아지고 있다.

백 교수 연구팀은 DNA 압타머에 분리된 GFP를 결합시켜 ATP와 결합했을 때만 GFP의 형광이 발현되는 시스템을 개발했다.

이 시스템은 ATP와의 특이적인 결합을 통한 ATP 수준을 검출할 수 있을 뿐만 아니라 생체 내 사용에서의 핵산분해효소에 대한 저항성도 갖는다.

일반적인 압타머는 혈청과 반응 시 24시간 내에 혈청 내 핵산분해효소에 의해 분해된다. 하지만 이번에 개발한 압타머는 GFP 단백질 조각 및 ATP를 같이 넣어 혈청과 반응 시켰을 때 최대 일주일까지 안정성을 갖는 것으로 확인됐다.

연구팀은 이를 식품생명공학과 이진협 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 살아있는 암 세포주에 넣었고, 형광의 세기를 통해 ATP 수준을 성공적으로 측정했다.

백 교수는 "핵산분해효소의 저항성을 가진 압타머 활용 분석 플랫폼의 확립은 생체 내 압타머 사용에서 획기적인 성과"라며 "개발한 압타머의 생체 내 ATP의 형광 측정은 암세포의 증가된 ATP 수준을 고려했을 때 암 진단 및 절제 수술에서의 새로운 전략으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 교신 저자인 백승필 교수를 포함해 고려대학교 세종캠퍼스 생명정보공학과 RLRC 사업단 소속 △박기성 박사(제1저자) △이진협 교수(공동 교신저자) △차한빛 박사(공동 제1저자)와 공동으로 진행됐다.

연구 결과와 관련한 논문은 지난달 25일 생화학 및 분자생물학 분야 세계적 권위지인 Nucleic Acid Research(I.F. 16.6, 관련 분야 상위 1.92% 이내)에 출간됐다. 논문 제목은 'DNA-controlled protein fluorescence: Design of aptamer-split peptide hetero-modulator for GFP to respond to intracellular ATP levels' 이다.

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