한 단계 가까워진 DNA 전자공학
- Posted at 2009/04/19 22:19
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DNA는 수십 년 동안 분자 번자공학을 위한 잠재성 있는 기본 단위(building block)으로 여겨져왔지만, 무작위 배열을 가진 DNA는 그 전도성이 다양해서, G-C(구아닌-시토신, guanine-cytosine) 염기쌍을 통한 전하 이동을 A-T(아데닌-티민, adenine-thymine) 염기쌍을 통한 것보다 빠르다. 전하는G-C 쌍 사이에서는 “건너뛰기(hopping)”에 의해 A-T가 풍부한 배열을 따라 이동할 수 있지만, 이것은 그 전기 전도성을 감소시킨다.
일본에 있는 오사카대학교(Osaka University)의Tetsuro Majima와 동료들은 A-T 쌍의 전기적 성질을 조정할 수 있는 방법을 찾았는데, 이는 전하 이동이 더 이상 염기배열에 의존적이지 않다는 것을 의미한다. 그들은 하나의 질소 원자를 C-H로 바꿀 수 있었는데, 이 새로운 디아자아데닌(deazaadenine) 염기가 유전적 관점에서는 같은 반면, 그 전기성 성질은 구아닌과 매우 유사해서, 매우 흥미로운 결과를 얻었다고 Majima가 설명했다.
아데닌을 디아자아데닌으로 치환함으로써 전기 전도성을 증가시킬 것이라는 것을 증명하기 위해서, 그 연구진들은 한 쪽 끝은 감광제(photosensitizer)로 변형되고, 다른 쪽 끝은 양전하를 가두는 역할(trap)을 하는 페노치아진(phenothiazine, PTZ)으로 변형한 A-T가 풍부한 짧은 염기서열을 만들었다. 레이저를 이용하여 감광제에 전하를 주입한 후에 그 연구자들은 얼마나 빨리 PTZ가 산화되어 PTZ양이온을 형성하는 지를 관찰하여 전하 이동 속도를 측정했다. 단순히 아데닌 염기를 디아자아데닌으로 바꿈으로써 전하 이동 속도를 3배 만큼 증가시켰다. 혼합된 G-C와 A-T염기쌍을 가진 무작위 DNA 배열에서 전하 이동은 아데닌을 디아자아데닌으로 치환한 배열에서 보다 빨랐다.
이 연구를 하기 전에, DNA는 전기적으로 전도성 물질로 여겨지지 않았는데, 그 전자의 이동성이 보통 전도성 물질에 비해 매우, 매우 낮다고 Majima가 말했다. 이제 그들은 DNA가 더 이상 전하 이동 물질로서 그렇게 나쁘지는 않다고 말할 수 있다고 그는 말했다. 그러나 그는 응용을 이야기하기에는 아직 조심스러워 했는데, 이 분야의 연구는 매우 초기 단계에 있다고 그는 말했다.
리즈대학교(University of Leeds)의 생물나노전자공학 전문가인Christoph Walti는 Majima의 연구가 DNA을 기반으로한 분자 전자공학 분야에서 실질적인 변화를 가져올 수 있는 잠재성을 가지고 있다고 믿었다. 가장 중요한 것은 그 방법이 DNA의 자기 조립 성질을 완전히 보존하고 있다는 것이라고 그는 강조했다.
G-C염기쌍만 있는 배열은 보다 증가된 전하-이동 거동을 보이나, 자기 조립 응용 측면에서 그 이용이 극히 제한적이라고 그는 말했다. 이 연구가 A-T와 G-C 가 혼합된 무작위 염기 서열이 야생형(wild type) DNA와 비교하여 뛰어나게 높은 전도성을 보여준다는 것을 명확하게 증명해보였다고 그는 말했다.
[그림] Majima와 그의 연구진은 아데닌의 N7 질소 원자를C-H로 치환하여 새로운 디아자아데닌 염기를 만들었다.
Posted by 네오
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