銀이 DNA를 만나면 발광하는 이유

DNA와 결합해 오렌지색 형광을 띠는 은나노클러스터센서의 모습이다. 연구진은 이처럼 은이 DNA를 만나 발광하는 이유에 대해 밝혀냈다.

[아시아경제 황준호 기자] 10억분의 1미터(나노미터) 크기의 은 입자 덩어리가 우리 몸의 DNA와 마주치면 오렌지색을 띄는 이유가 국내 연구진의 의해 밝혀졌다. 연구진은 이번 성과가 향후 다양한 물질을 검출하기 위한 바이오소재 센서의 발전에 기여할 것으로 예상했다.

정일래 한국원자력연구원 환경안전평가연구부 박사가 주도한 공동 연구팀은 연구원의 원자력 기술을 활용해 유망 바이오소재인 'DNA 은나노클러스터' 센서의 작용 원리를 규명했다고 1일 밝혔다.

공동 연구진은 5년간의 연구를 통해 마주 보는 두 개의 머리핀 구의 DNA가 마주 보는 결합 구조를 형성할 때 결합한 은나노센서가 강력한 오렌지색을 띠게 된다는 사실을 발견했다.

DNA는 일반적으로 색을 나타내지 않지만, 은나노클러스터가 결합하면 독특한 형광 적색, 청색, 오렌지색 등을 나타낸다. 이를 통해 다양한 생체물질을 검출하거나 질병을 진단하는데, 이런 형광이 어떻게 발생하는지에 대해서는 밝혀지지 않았다.

연구팀은 연구원 내 소각산란시설을 활용해 DNA와 은나노클러스터의 결합 구조를 관찰했고, 이 구조와 항광 발현 패턴의 상관관계도 규명할 수 있었다. 소각산란기법은 중성자 혹은 엑스선과 같은 양자빔이 물질을 투과할 때 물질 내부의 원자핵 또는 전자와 상호작용하면서 궤적이 변하는데, 이중 매우 작은 영역을 측정해 나노 크기의 입자를 관찰하는 방법이다.

DNA 은나노클러스터 센서는 환자 체내의 DNA, RNA 등의 생체물질을 검출해 암, 치매 등 난치성 질환을 진단하는 바이오소재로 활용되고 있다. 연구팀은 이번 연구 결과가 향후 다양한 물질을 검출하기 위한 바이오소재 센서의 발전에 기여할 것으로 기대했다.

정일래 박사는 "연구원의 원자력 기술을 활용해 바이오소재의 구조와 작용 원리를 규명했다는 점에서 의미가 있다"며 "앞으로 바이오 분야에서 원자력 기술의 활용 폭을 확장 시킨다면, 생물 구조 분석 연구에 큰 진전이 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

한편 이번 연구는 연구원 외에도 전북대학교, 연세대학교, ㈜서린바이오 사이언스, 미국 오크리지국립연구소이 참여했다. 연구 결과는 나노과학과 재료과학 분야 학술지인 ACS NANO에 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr