[사이언스타임즈] 30년 물리학 난제, 국내 연구진이 종결 - 국내 연구진, 차세대 DNA분석 원천기술 개발

1991년 노벨물리학상 수상자인 피에르 질 드 장(Pierre-Gilles de Gennes) 교수의 상상 속 이론이 국내 연구진의 주도로 실현됐다. DNA 분자가 나노채널에 갇혀 길게 펴진다는 이론이다. 교육과학기술부(장관 이주호)는 4일 서강대 조규봉 교수 연구팀이 나노채널을 이용, DNA를 최대 길이의 90%까지 길게 펴는데 성공했다고 밝혔다. 

최근 대량의 유전정보를 빠르게 분석할 수 있는 차세대 염기 분석 방법의 중요성이 강조되면서 많은 연구자들이 경쟁적으로 연구를 진행하고 있다.

인 간 유전체 사업이 완성된 이후 DNA 서열 분석 방법의 발전으로 수많은 유전체가 해독됐지만 1천 염기쌍 이하의 짧은 서열을 읽는다는 한계를 가지고 있었다. 이를 극복하고 수백만 염기쌍 이상의 큰 DNA를 분석할 수 있는 시스템 개발은 현재 많은 연구자들의 당면 과제 중 하나이다.

▲ DNA 분자가 나노채널에 갇혀 길게 펴진다는 이론이 국내 연구진에 의해 완벽하게 구현됐다.

사슬 모양을 하고 있는 수백만 염기쌍의 긴 DNA 분자를 분석하기 위해서는 가장 먼저 DNA를 가능한 길게 펴야 한다. 이를 위해 머리카락 굵기보다 1/1000 이상 가는 수백~수 나노미터 크기의 채널을 이용하는 방법이 사용된다.

지금까지 전 세계 연구자들은 DNA를 가장 길게 펴기 위해 더 작은 채널을 만들고자 노력해왔다. 하지만 크기만 작은 채널은 만들기도 힘들고 그 안에 DNA를 넣는 것도 어렵다는 단점이 있었다.

“30년 난제, 이론적 논쟁 종결”

조규봉 교수 연구팀은 DNA를 최대 길이의 90%까지 길게 펴서, 지금까지 나노채널을 이용한 연구 중 DNA 분자를 가장 길게 펴는데 성공했다. 연구팀은 채널만 작게 만드는 것이 아니라 화학적 환경을 함께 조절해 DNA 분자를 보다 뻣뻣하게 만들고 DNA가 채널에 잘 들어갈 수 있도록 하는 조건을 개발했다.

DNA 분자가 나노채널에서 펴지는 현상은 프랑스의 피에르 질 드 장(Pierre-Gilles de Gennes) 교수에 의해 1977년에 처음으로 제안된 것이다. 연구팀은 이후 수많은 학자들에 의해 연구된 이 이론을 완벽하게 구현해 지금까지 발표된 어떤 결과보다도 훨씬 더 잘 펴진 DNA를 얻을 수 있었다. 연구결과는 영국 ‘랩온어칩(Lab on a chip)’지 제11권 10호에 표지논문으로 게재됐다.

이번 연구결과를 이용하면 보다 빠르고 효과적이면서 높은 분해능(分解能)으로 DNA를 분석할 수 있게 될 것으로 기대된다.

조규봉 교수는 “이번 연구는 지난 30여 년간 풀리지 않는 숙제였던 ‘DNA 분자가 나노채널에서 펴지는 현상’에 대한 이론적 논쟁을 종결지었다는 점에서 의미 있는 성과”라며 “이번 연구로 DNA 정보 분석에 새로운 가능성을 열었다”고 연구의의를 밝혔다.

김청한 기자 | chkim@kofac.or.kr

저작권자 2011.05.06 ⓒ ScienceTimes

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