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파클리탁셀로 변형시킨 사이클로덱스트린(paclitaxel-modified cyclodextrin)을 매개로 미소관(microtubules)을 가역적으로 응집시킨다. 자연적인 미소관과 합성 거대고리 수용체를 조합해서 미소관을 빛으로 제어하는 가역적인 방식으로 더 큰 나노구조로 응집시킬 수 있게 되었다. 세포 환경에서 이들 응집된 미소관은 세포 형태를 바꿔서, 세포사를 일으킬 수도 있다. 연구자들은 단백질의 부적절한 응집에 의해서 일어나는 질병들에 대해서 더 많이 알게 되기를 바라고 있다. 자연에서, 분자들이 상부구조로 응집하는 것은 중요한 역할을 한다. 역동적인 미소관은 다른 구성요소들과 함께 결합하여 우리 세포의 세포골격을 형성하는 단백질 필라멘트이다. 세포 주기 동안, 미소관들은 지속적으로 조립하고 분해한다. 과학자들이 합성 ldquo;수용체 rdquo;를 이용해서 미소관들을 더 큰 거대분자 응집체로 합치는 생각을 하게 되었다. 이런 식으로 그들은 혁신적인 생체적합물질을 만들고 생물학적인 응집 과정에 대한 새로운 이해를 얻을 수 있기를 바라고 있다. 미소관에 합성 수용체들을 붙이기 위해서, 그 연구자들은 파클리탁셀(paclitaxel)이라고 불리는 항암제를 골랐다. 이 분자는 미소관에 결합해서 그 세포 골격의 파괴를 억제하여, 세포 분열을 멈춰서 세포사를 일으킨다. 수용체로서, 그 연구자들은 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 군의 큰 컵 모양의 분자를 골랐다. 이들 거대고리 분자들은 그 큰 공동에 다른 분자들을 ldquo;손님 rdquo;으로서 포함할 수 있다. 이 경우에, 손님은 질소-질소 이중 결합에 의해서 연결된 두 개의 방향족 고리를 가진 분자인 아릴라조피라졸(arylazopyrazole, AAP)이다. 그 분자는 두 가지 형태 중 하나를 취할 수 있다: 굽은 cis 형태와 곧은 trans 형태. 곧은 형태만이 그 사이클로덱스트린 ldquo;컵 rdquo;에 꼭 들어맞는다. 여기서 똑똑한 점은 두 가지 다른 파장을 가진 빛을 이용해서, 원하는 대로 AAP를 그 두 가지 형태들 사이에서 바꿀 수 있다는 것이다. 그 연구자들은 파클리탁셀을 연결장치로 이용해서, ldquo;컵 rdquo;과 ldquo;손님 분자 rdquo;를 미소관에 붙였다. 분광학 및 현미경 시험에서 증명된 것과 같이, 가시광선과 자외선을 조사하여 미소관을 응집된 형태와 응집되지 않은 형태 사이에서 바꾼다. 응집체는 나노섬유(nanofibers)에서 나노리본(nanoribbons), 다른 크기의 나노입자(nanoparticles)에 이르기까지 광범위한 형태적 변이를 보여주었다. 세포 안에서 미소관의 응집을 유도할 수 있다는 것은 특히 흥미롭다. 이것은 세포가 줄어들어 죽게 할 수 있는데, 이는 파클리탁셀의 세포독성을 크게 늘릴 수 있다는 것을 증명해 보인다. 그 연구자들이 바라는 것은 그들의 접근법이 생리학적, 그리고 병리학적인 단백질 나노조립체(nanoassembly)와 연관된 과정에 대한 우리의 이해를 늘리고 부적절한 단백질 응집체가 일으키는 질병들의 치료에서 새로운 가능성을 여는 것이다. |
