소식
김용덕 학생(지도교수: 임동권), 얼음 성장 억제제로서 호모 올리고펩타이드 나노구조체 발견
2023.10.27 Views 606
김용덕 석박통합과정생(지도교수: 임동권), 얼음 성장 억제제로서 호모 올리고펩타이드 나노구조체 발견
냉동보존 기술에 대한 근본적인 이해와 향후 적용을 확대하는 연구에서는 다양한 재료와 나노 크기 구조를 사용하여 부동액 단백질(Antifreeze protein: AFP)의 얼음 재결정 억제 활성(Ice recrystallization inhibition : IRI)을 모방하는 것이 중요합니다. 따라서 잠재적인 IRI 활성을 가진 재료를 발견하는 것이 필수적입니다. AFP에서 발견되는 아미노산을 기반으로 하는 펩타이드는 우수한 생체 적합성과 기능성으로 인해 얼음 성장억제제로서 유망한 후보물질입니다. 본 연구에서는 수용액상에서 아미노산(예: 알라닌, 트레오닌, 발린, 티로신)으로 구성된 호모 올리고펩타이드 (5-mer)를 사용하여 자가 조립 구조의 형성과 그에 따른 형태(예: 구형, 층상 및 와이어 구조)를 발견하고 얼음 성장 억제제로서의 잠재력을 확인하였다. 각 아미노산(1-mer)과 호모 올리고펩타이드(5-mer) 나노구조를 포함하는 용액의 IRI 활성을 비교함으로써 자기조립구조 형성의 중요성을 확인하였다. 조사된 호모 올리고펩타이드 중에서 알라닌 호모 올리고펩타이드 자기 조립 구조 (Ala-5)가 최고의 IRI 활성을 나타내었고, 알라닌 아미노산 (1-mer)과 비교하면 약 100배의 뛰어난 IRI 활성을 확인하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 (Molecular dynamics)를 통해 얼음 억제 메커니즘 연구를 진행하였고, 자가조립된 호모 펩타이드 나노구조가 얼음 결정면에 대한 높은 친화력으로 인해 우수한 IRI 활성을 나타냄을 확인하였다. 그리고 자가 조립된 호모 올리고펩타이드 나노구조가 얼음 표면에 흡착되어 얼음 성장을 강력하게 억제하고 얼음 면과 나노구조 사이의 수소 결합 수명이 증가하는 것이 시뮬레이션을 통해 확인되었다. 이러한 결과는 얼음 성장 억제제로서 호모 올리고펩타이드의 자가 조립 나노구조의 우수한 성능과 생체적합성을 통해 생물의학, 냉동 생물학 등 다양한 분야에서도 활용을 기대할 수 있다.
본 연구 결과는 고려대학교 화공생명공학과 및 KU-KIST 융합대학원 안동준 교수님 연구팀과 공동연구로 진행되었고, 지난 2023년 10월 16일 “Self-Assembled Nanostructures of Homo-Oligopeptide as a Potent Ice Growth Inhibitor”의 제목으로 Nano letters (IF: 12.262)에 온라인 게재되었다.
