분자모터 확장을 위한 DNA 접힘

분자 모터 시스템 네트워크에서 DNA 오리가미(Origami) 을 부드럽게 수축시키는 데 성공, 분자로봇에 적용할 수 있는 기술이 나왔다.

일본과 독일의 연구자들은 생체 분자 모터 시스템의 프로그래밍 자기 조립을 성공적으로 시연했다. 홋카이도 대학 아키라 카쿠고(Akira Kakugo), 간사이대(Akinori Kuzuya) 및 도쿄공대(Konagaya Akihiko) 연구팀이 DNA 오리가미와 미세 소관을 결합한 이 시스템을 개발했다.

미세소관(fibrous microtubules)과 모터 단백질 키네신(motor protein kinesins)으로 구성된 생체 분자 모터 시스템(biomolecular motor system)은 세포 수송 시스템에서 필수적인 역할을한다. 과학자들은 분자 로보틱스에서 이 모터를 사용할 수 있다고 믿지만 작은 분자에서 더 큰 시스템을 조립하는 것은 여전히 ​​어려운 상태다.

DNA오리가미는 함께 묶인 6 개의 DNA 나선으로 형성됐다. 두 가지 구성 요소를 통해 미세소관이 DNA 접힘 주위에 자기 조립되어 별 모양의 구조를 형성했다. 이 자기 조립은 각 구성 요소에 부착된 상보적인 DNA 가닥의 결합으로 가능했다.

이 연구는 최근 나노레터스(Nano Letters)에 게재 됐다.

팀은 핵심 핵 단백질로부터 방출되는 4개의 키네신 모터 단백질로 만들어진 ‘키네신 링커’를 설계했다. 이 링커는 미세소관과 결합해 다양한 별 모양의 조합으로 연결, 훨씬 더 큰 단위의 계층 네트워크를 형성한다.

연구원에 따르면 에너지를 저장하고 운반하는 분자인 아데노신 3인산(ATP)이 시스템에 첨가되면 키네신 링커가 움직이면서 미세소관 네트워크가 수분 내에 동적으로 수축하게 된다. 이것은 부드러운 근육의 수축과 닮았다.

이 역동적 수축은 DNA 오리가미가 있을 때만 일어났다. 미세소관 네트워크 내에서 단계적 조합의 중요성을 시사했다.

홋카아도대 아키쿠 카쿠고(Akira Kakugo) 교수는 ‘더 많은 연구로 생체 분자 모터를 제어, 프로그래밍 가능한 자기조립 및 수축에 DNA를 사용하게 할 수 있다. 이러한 모터는 분자 로보틱스와 마이크로 유체 장치를 위한 마이크로 밸브의 개발에 응용 될 수 있다’고 말했다.