단백질 접힘-풀림 현상 등 체내의 생물화학적 변화를 관찰할 수 있는 길이 열렸다. 국내 연구진이 단백질과 핵산 등 광학 이성질성(chirality)을 띠는 생체분자의 구조변화를 1조분의 1초 단위로 측정할 수 있는 ‘초고속 분광법’을 찾아냈기 때문이다.
고려대 화학과 다차원분광학연구팀 조민행·전승준 교수와 이한주 박사팀은 1조분의 1초의 짧은 시간 단위에서 일어나는 광학 이성질체의 구조변화를 규명할 수 있는 초고속 시분해능 원평광 이색성 분광법을 개발했다고 18일 밝혔다. 이 연구결과는 국제학술지 ‘네이처’ 19일자 온라인판에 게재된다.
생명현상에 관여하는 분자들은 왼손과 오른손처럼 구성물질과 구조가 같고 거울상 대칭을 이루는 광학 이성질성을 가지고 있으며 의약 물질은 대부분 광학 이성질성 생체분자와 결합 또는 반응하며 효과를 나타내게 된다.
현재 광학 이성질성 분자의 구조를 규명하는데 널리 사용되는 ‘원편광 이색성분광 측정법’은 측정 시간이 수초에서 수시간 정도로 매우 느려 단백질 접힘-풀림 현상과 단백질-핵산 결합 등 극히 짧은 시간에 일어나는 생물화학적 현상은 관찰할 수 없었다.
연구진은 이 연구에서 수십 펨토초(100조분의 1초)의 적외선 펄스를 시료에 쏘이고 광학이성질 화합물과 상호 작용한 후 통과한 빛의 특성을 분석, 기존 실험 방법과 도구로는 측정할 수 없는 극소·극초단 신호를 증폭해 측정하는 방법을 개발했다.
이때 사용되는 레이저 펄스가 대략 1조분의 1초에 해당하기 때문에 매우 짧은 시간에 일어나는 생체분자의 변화를 시간의 흐름에 따라 측정할 수 있다고 조 교수는 설명했다. 이는 새로운 개념의 광학 이성질체 측정법으로 미지의 분야를 새로 개척했다는 데 의미가 있다.
그는 또 “이번 연구가 학문적으로는 생명현상 메커니즘을 규명하는데 기여하고 산업적으로는 신약 개발을 위한 의약물질 검색 장비로 개발이 가능할 것”이라고 기대했다.
/talk@fnnews.com 조성진기자
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