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MIT의 연구진은 단일 세포에서 분비되는 단백질 분자를 검출할 수 있는 새로운 센서를 개발했다. 이 센서는 화학적으로 변형된 탄소 나노튜브로 구성되고, 매우 소량의 단백질을 검출하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 그래서 바이러스 감염 추적, 세포의 단백질 제조 모니터링, 음식물 오염 검출 등과 같은 분야에 적용될 수 있을 것이다. 이번 연구진은 탄소 나노튜브의 변형을 통해서 다양한 분자들을 검출할 수 있는 센서를 개발한 적이 있었다. 이 센서는 레이저 광에 노출될 때 형광을 발하는 실린더 모양의 탄소 나노튜브로 만들어졌다. 이번 연구진은 특정 표적에 결합될 수 있는 DNA, 단백질, 기타 분자들을 탄소 나노튜브에 코팅했다. 표적이 결합되면, 나노튜브의 형광이 변한다. 이번 연구진은 탄소 나노튜브를 코팅하기 위해서 압타머(aptamer)라고 불리는 DNA 사슬을 사용했다. DNA 압타머를 활용하는 이전 연구들은 압타머가 나노튜브에 부착되기 않기 때문에 어려움을 겪었다. 이번 연구진은 나노튜브에 부착되는 압타머의 단면 사이에 ldquo;격자(spacer)' 시퀀스를 첨가함으로써 이런 문제를 극복했다. 이 나노튜브 센서는 PAP1라고 불리는 신호 단백질과 HIV1 인테그라아제(integrase)라고 불리는 바이러스 단백질을 검출할 수 있었다. 이번 연구진은 단일 세포의 단백질 생산을 모니터링하기 위해서 현미경 슬라이드 위에 센서 어레이를 설치했다. 단일 세균, 효모 세포가 어레이에 놓일 때, 센서는 세포가 분비한 표적 단백질 분자를 검출할 수 있었다. 나노센서 어레이는 검출 한계가 없다. 그래서 단일 분자 이하를 검출할 수 있다. 이 플랫폼은 미생물에 의해 분비되는 미량의 단백질 양을 검출할 수 있는 새로운 길을 열어줄 것이다. 이것은 신호 분자의 생성과 미생물 건강을 모니터링하는데 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 제약 분야의 경우에, 이러한 센서는 질병 치료를 돕는 세포 조작을 테스트할 수 있다. 즉, 치료 단백질이 어떻게 발현되는지를 알 수 있게 해서 환자 치료에 큰 도움을 줄 수 있다. 또한 이런 나노센서 어레이는 세포를 정밀하게 측정하는 도구로 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 그래서 바이러스 감염, 신경 전달 물질의 기능을 확인하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 분자 수가 점점 더 적어질수록, 검출 시간은 매우 많이 걸리는데, 이번 연구진이 개발한 나노 센서는 단일 분자보다 더 작은 단백질을 빠른 시간 내에 검출할 수 있기 때문에 흥미롭다. 이 센서는 세포 분화 시에 발생하는 단백질 방출과 같이 중요한 실시간 분자 이벤트를 관찰할 수 있게 한다. 이 연구결과는 저널 Nature Nanotechnology에 ldquo;Single-molecule detection of protein efflux from microorganisms using fluorescent single-walled carbon nanotube sensor arrays rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1038/nnano.2016.284). |
