나노기술 및 정책 정보

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분자과학연구소(IMS), 시즈오카대학(静岡大學)의 연구그룹이 1분자 관찰을 통한 움직임 데이터로부터, 베이신(Bayesian) 추정법에 의거하여 분자 모터의 운동 모델을 추정하는 새로운 방법을 개발함. 또한, 당쇄(糖鎖)를 분해하여 한 방향으로 운동하는 키티나아제(Chitinase)에 적용함으로써 그 운동 메커니즘을 규명함. 연구진은 1분자 관찰 데이터로부터 분자 모터의 운동을 지배하는 자유 에너지 프로파일의 화학 상태 의존적 변화를 도출하는 것을 목표로 연구를 진행함. 먼저, 분자 모터의 움직임을 모델링했으며, 개발한 방법을 리니어 분자 모터인 키티나아제에 응용함. 키티나아제가 당쇄를 분해하면서 한 방향으로 운동하는 궤적 데이터에 본 기술을 응용한 결과, 그 배경에 있는 특징적인 자유 에너지 프로파일을 추정 할 수 있었음. 키티나아제는 우선 상대적으로 낮은 자유 에너지 장벽을 넘어 브라운 운동(Brownian motion)을 함으로써 당쇄를 촉매 사이트에 진입시키고, 당쇄의 가수 분해 반응과 생성물 분리에 의해 화학 상태가 바뀜으로써 한 방향 운동을 실현하고 있는 것이 확인됨. 향후 연구진은 본 기술을 다양한 분자 모터에 적용함으로써 각각의 운동 메커니즘의 공통점과 차이점을 규명할 계획임. 본 연구 성과는 분자 모터의 일반적인 원리를 해명하고 새로운 분자 모터 디자인에 공헌할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘The Journal of Physical Chemistry B’ (“Chemical-State-Dependent Free Energy Profile from Single-Molecule Trajectories of Biomolecular Motors : Application to Processive Chitinase”) 지에 게재됨.