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기초과학연구원, 민물장어 형광단백질로 초고해상도 형광현미경 개발

2020-02-04기사 편집 2020-02-04 13:51:20

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첨부사진1기초과학연구원이 민물장어 형광단백질을 활용해 초고해상도 형광현미경을 개발했다. 사진은 우나지 형광단백질로 획득한 세포 내 나노구조의 초고해상도 이미지.사진=기초과학연구원 제공

기초과학연구원은 4일 분자 분광학 및 동력학 연구단 심상희 교수 연구팀이 서울대, 울산과학기술원 등과의 공동연구를 통해 민물장어의 형광단백질로 살아있는 세포 내 구조를 8배 더 오래 관찰할 수 있는 초고해상도 형광현미경을 개발했다고 밝혔다.

생체 기본단위인 세포는 수 나노미터 크기의 다양한 분자들이 역동적으로 변화하는 복잡계이다. 살아있는 세포 속 나노구조를 관찰하기 위해서는 초고해상도 형광현미경이 필요하지만 형광 단백질이 반복적으로 빛에 노출되면 형광이 사라지는 광표백 현사으로 인해 장시간 초해상도 촬영이 어렵다는 한계가 있었다.

연구진은 민물장어에서 유래한 형광단백질인 우나지(UnaG)가 내부 아미노산이 아닌 외부 대사물질을 발광체로 사용한다는 점에 착안했다. 우나지-빌리루빈 결합체에 청색광을 쪼이면 광표백에 의해 형광이 꺼지고, 이후 다시 빌리루빈을 처리하면 형광이 되살아난다는 것을 규명했다. 광표백 이후에도 우나지 단백질 자체에 구조적 손상이 일어나지 않는다. 우나지는 기존 형광 단백질에 비해 크기가 절반 수준으로 분자들의 위치를 고밀도로 표지할 수 있어 해상도를 높일 수 있다는 장점도 있다. 더 나아가 연구진은 레이저 세기와 용액 내 산소농도를 통해 형광이 꺼지고 회복하는 반응속도를 조절하는데도 성공했다.

이번 연구는 형광 스위칭을 적절한 속도로 지속적으로 반복할 수 있는 관찰기법을 개발한 것으로, 살아있는 세포에서 광표백에 제한받지 않는 초고해상도 동영상 촬영이 가능해졌다는 의미가 있다. 기존 기술에 비해 약 8배 오래 세포를 관찰할 수 있어 세포 내부 구조를 더 정확히 파악할 수 있다. 이수진 기자





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