활성 부위가 숨겨진 경우에도 때때로 활성 부위가 노출되도록 하는 물리적인 힘을 가해주면 효소가 활성화 될 수 있다고 알려져 있었다. 하지만 Kerstin Blank (Radhbound University, the Netherlands) 연구팀은 일반 효소도 기계적인 힘에 영향을 받을 수 있음을 보여준 것이다.

연구팀은 효모의 리파아제(lipase) 효소를 공유 결합으로 유리 슬라이드에 고정했다. 효소 위에는, 효소에 대한 항체를 코팅한 구슬을 매달았고, 원자력 현미경(AFM, atomic force microscope)의 첨단 끝에 구술을 붙였다. 구슬을 낮추었을 때, 항체는 효소를 잡아 당겼다. AFM을 들어올리면, 효소는 잡아 당겨지고 항체의 결합을 끝까지 잡아 당긴다. 이로써 효소를 느슨하게 하고 원래의 자리로 되돌린다. 효소는 형광 물질이 방출하는 기질에 작동할 수 있으며, 이것은 전체 내부 반사 형광(TIRF, total internal reflection fluorescence) 현미경로 불리는 기술로 측정될 수 있다. 이로서 효소의 활성을 모든 과정에서 관찰할 수 있다. .

효소를 잡아 당기기 전에 연구팀은 시간에 따른 효소에 의한 무작위한 잔기 활성을 관찰했다. 항체 결합이 끓어질 때까지 효소를 잡아당기면, 약 1.7초 후에 효소 활성이 관찰되었다. 활성의 통계 분포는 잡아당기는 이벤트가 일어나는 주위에서 일어나고 있음을 보여주고 있다며 이것은 힘이 활성의 원인이 된다는 것을 보여주는 것이라고 Blank 박사는 말한다.

연구팀은 효소에 적용된 기계적인 힘이 분자 구조의 특정한 부분을 잡아 당겨서, 효소의 활성 부위가 기질에 더욱 더 접근할 수 있도록 한다고 의심했다. “이번 일이 중요한 이유는, 효소의 기계적인 조작 연구가 숨겨진 결합 부위를 노출시키는데 초점이 맞추어져 있었지만, 이번 연구는 우리가 예전에 생각했던 것보다 생물 시스템이 물리적인 힘이 중요하다는 것을 보여주는 데 일반적인 역할을 한다는 것을 보여준다.”고 Blanker 박사는 말한다. 또한 AFM과 형광기술을 동시에 사용하며, 다른 분자 시스템에서도 기계적인 힘의 효과를 측정할 수 있는데도 광범위하게 사용할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

Nigel Scrutton 박사는 이번 연구를 효소 활성에 기계적인 효과에 대한 새로운 연구 가능성을 열었으며, 이 분야에서 중요한 기술적인 진보라고 박사는 덧붙였다. 항체-항원 상호작용을 사용할 때 현명한 사용이 요구되는데, 이것은 효소 시스템에서 초기의 완화와 효소의 기계적인 연장을 하는 ‘분자 퓨즈’이다. 이번 연구에서 개발된 방법은 새로운 효소 시스템의 입체 형태나 어떻게 화학 촉매와의 관련성을 연구할 수 있는 새롭고 흥미로운 접근이라고 연구팀은 말했다.

원문 정보: H Gumpp et al, Nano Lett., 2009, DOI: 10.1021/nl9015705

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/August/13080901.asp

제공 : kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2009.08.18 17:22

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