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중요한 생물학적 과정들에 관련된 생물학적 분자들로부터 당 사슬을 확인할 수 있는 나노포어 생물 감지기(nanopore biosensors)의 효과는 나노포어의 전하와 내부 구멍 디자인에도 의존한다. 단백질 나노포어는 세포막에 존재하고 생물학적 관문으로서 작용한다. 이것은 글리코스 아미노글리칸(glycosaminoglycan) 류의 분자들과 같은 당 사슬처럼 특정한 생물활성 분자 사슬들의 감지를 위해서 그것들을 이용할 수 있다는 것을 의미한다. 당 사슬들은 세포 수준에서 중요한 상호작용들을 담당한다. 그것들은 보통 세포 표면이나 단백질과의 상호작용을 매개해서, 배아 발달, 세포 성장 및 분화, 염증 반응, 종양 성장 및 미생물 감염에서 생리학적 및 병리학적 효과를 활성화시킨다. 생물감지기와 같은 나노포어를 사용하려면 당 사슬이 통과할 때 일어나는 복잡한 기전을 완전히 이해할 필요가 있다. 연구자들이 당 사슬의 감지에서 두 가지 종류의 나노포어의 효과를 결정하는 두 가지 기준을 제시했다. 구체적으로, 그 연구는 두 가지 10 나노미터-너비의 단백질 나노포어—황색포도상구균(Staphylococcus aureus)에서나온 α-HL(α-hemolysin)와 아에로모나스 하이드로필라(Aeromonas hydrophila)에서 나온 AeL(aerolysin)—를 대상으로 했다. 연구자들은 이 두 가지 나노포어가 어떻게 히알루론산(hyaluronic acid)과 같이 거대 생체분자에 있는 당 사슬이 나노포어를 통과하는 능력에 영향을 주는지를 살폈다. 그 연구자들은 당 사슬이 각각의 구멍을 구성하는 깔대기 모양 구조의 넓은 끝으로부터 들어갈 때, AeL을 이용해서 짧은 당 사슬을 감지할 수 있다는 것을 알아냈다. 대조적으로 α-HL는 그러한 짧은 사슬들이 그 나노포어를 너무 빨리 통과하기 때문에 감지하는데 실패한다. 당 사슬이 깔대기 모양 구멍의 좁은 쪽에 있을 때는 그와 반대가 된다. 이 결과는 생물 감지 실험을 수행하기 위해서 사용하는 나노포어의 선택이 중요하다는 것을 보여준다. 감지에 적합한 생물감지기를 고안할 때, 구멍의 내부 지름 외의 기준을 고려할 필요가 있다. 구멍 안의 전하 분포와, 구멍의 내벽에서 일어나는 가능한 상호작용, 구멍 깔대기 구조의 기하학 등도 고려해야할 인자들이다. |
