분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2014-07-18 10:07:45 , Hit : 1680
 박테리아와 바이러스에 존재하는 나노 바이오모터(biomotor)

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2014070666&service_code=03  
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-07-18    
      
나노 생물학자인 Peixuan Guo가 이끄는 켄터키대(University of Kentucky)의 연구자들이 DNA가 패킹(packaging)된 박테리아나 바이러스에 의해 이용되는 분자 머신인 바이오모터(biomotor)에 대해 중요한 발견을 했다. 바이오모터는 기능적으로는 기계적인 모터와 동일한 기능을 하지만 크기는 나노 크기이다. 작년, Guo의 연구팀은 “회전이 없는 형태의 공전(revolution)”이라는 점에서 특징을 지니는 새로운 종류의 바이오모터를 보고한 바 있다. 회전(Rotation)은 자신의 축을 따라 물체가 돌아가는 것을 의미하며 이는 매 24시간 동안 지구가 하는 것과 유사하다. 또한 공전(revolution)은 지구가 태양 주위를 돌아가는 것과 같이 물체가 다른 물체의 주위를 돌아가는 것을 의미한다.

최근, Guo의 연구팀은 이러한 공전 바이오모터가 많은 박테리아나 바이러스 사이에서 널리 퍼져있다고 말한다. 켄터키대 약대와 마키 암 센터(Markey Cancer Center)의 나노바이오텍 소속 책임자인 Guo는 이에 대해 이 바이오모터가 의학 연구자들에게 많은 관심을 끌 수 있을 것이라고 말했다. 이에 대해 그는 “DNA 패키징 기술은 진단이나 바이러스성 질환 및 암 등을 치료하는데 있어서 엄청난 응용이 기대된다. 또한 개인화된 치료나 초고속 인간 게놈 시퀀싱(high-throughput human genome sequencing) 등에도 응용이 가능할 것이다. DNA 패키징 모터 그 자체는 항바이러스 및 항박테리아 치료제를 개발하는데 있어서 매우 효과적인 의약품 타깃이 될 수 있다”고 덧붙였다.

Dwight Aderson의 연구실에서 학생으로 있을 때, Guo는 최초로 세포 밖의 바이러스 모터인 박테리아 바이러스 파이29(bacteria virus phi29)의 DNA 패킹 모터를 제작한 바 있다. 그는 또한 그 모터의 핵심적인 요소 중 하나인 6개로 이루어진 RNA 링을 발견한 바 있다. Bernard Moss와 함께 했던 NIH에서의 경험과 국립과학원(National Academy of Sciences)에서의 경험은 동물과 인간의 바이러스에 존재하는 DNA 패킹에 대한 새로운 시각을 심어주었다.

이러한 모터와 관련된 연구 결과는 수십 여 개의 논문으로 발표되었으며 Nature, Science, Cell, PNAS, Molecular Cell, PLOS Biology, EMBO J, Virology, ACS Nano, RNA, Nature Nanotechnology, Nature Protocol, Cell and Bioscience, Biotechnology Advances, Current Opinion of Biotechnology, Advanced Virus Research, Biophysical Journal and the Journal of Virology와 같은 저명한 저널에서 많은 논쟁이 있어왔다. 그러나, 그 모터의 운동에 대한 주요 메커니즘은 아직 정확하게 알려져 있지 못한 상태다. 1998년, Guo와 그의 연구팀은 새로운 가설에 대한 연구를 수행하기 시작했다. 그 이후 Guo의 관심은 계속 지속되었으며 바이러스 DNA 패킹 모델에서 ATPase 헥사머 모델을 강하게 주장하게 되었다. 이제, 그 공전 운동에 대한 새로운 사실들의 발견이 많은 과학자들의 궁금증을 풀어주고 있는 상황이다. 이와 관련된 최근의 발표 논문들은 이러한 Guo의 연구 업적을 잘 보여주고 있으며 관련 연구자들에 많은 도움이 될 것으로 보인다.

1.Guo P. Biophysical Studies Reveal New Evidence for One-Way Revolution Mechanism of Bacteriophage phi29 DNA Packaging Motor. Biophysical Journal 2014, May,106:1.
2.De-Donatis GM et al., and Guo P. Finding of widespread viral and bacterial revolution dsDNA translocation motors distinct from rotation motors by channel chirality and size. Cell & Bioscience 2014, June, 4:30.
3.Guo P. et al. Common mechanisms of DNA translocation motors in bacteria and viruses using one-way revolution mechanism without rotation. Biotechnology Advances 2014, July 32:853.

http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=36533.php







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