Neoways의 막나가는 분자생물학

미국 과학자들이 사람의 폐 세포 같은 생물 시료나 공기 중에 노출된 아주 적은 양의 오존과 반응해서 밝은 녹색을 발하는 형광 물질을 개발했다. Nature Chemistry에 보고된 이번 연구 결과는 오존이 인체에 미치는 효과나 사람의 면역 시스템에서의 역할을 밝히는데 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 현재 사용되고 있는 탐침은 습도, 반응성 있는 산소 물질, 납이나 팔라듐, 백금 같은 대기 물질에 잘못 반응할 수 있다.

연구 책임자인 Kazunori Koide (Pitt’s School of Arts and Sciences) 교수는 “우리가 공기를 들어 마실 때, 오존도 들어 마시는데, 폐에 얼마나 깊이 오존이 침투하는지 몸에 어떤 효과를 주는지 알지 못한다”고 말한다. “오존에 민감한 호흡기 질환을 앓고 있는 환자들이나 오존에 노출되는 작업장에서 일하는 사람들을 모니터링 할 때 이번에 개발된 방법은 빠르게, 그리고 사람들에게 안정한 정도가 얼마 만큼인지 알 수 있다. 특히 이번에 개발한 물질은 특히 오존에 민감해서 잘못된 결론을 얻을 가능성이 희박하다”고 덧붙였다.

연구팀의 탐지 방법은 작은 분자를 기반으로 한 것으로 보통 증류한 물에 첨가한 것이다. 오존은 오존화라고 불리는 과정을 통해 탐침과 반응하고, 유기 물질인 알데히드를 만들어 낸다. 알데히드는 베타 제거라고 알려진 또 다른 반응이 일어나는데, 이것을 통해 밝은 녹색의 형광 빛을 발한다. 연구팀은 형광 용액은 오존과 접촉이 일어나면 30분 안에 빛을 발한다고 말한다.

실내와 실외 오염물질인 오전은 폐를 자극할 수 있는 데, 천식이나 기관지염, 또는 낭포성 섬유증으로 고생하는 사람들에게 특히 그렇다. 오존은 특정한 전기 기기나 농도가 높은 오염 물질과 반응하면서 생성된다. Koide 박사팀은 실내와 실외 환경의 오존 수준을 쉽게 측정할 수 있는 방법을 찾았다. 연구팀은 사람들이 탐침을 포함하고 있는 배지를 착용할 수 있다고 말한다. 오존을 방출하는 복사기와 레이저 프린터가 놓인 밀폐된 사무실에서 형광 물질을 코팅한 스트립(strip)을 8시간 동안 놓아두거나, 자외선 빛에 노출했을 때 방에 있는 오존 농도를 밝힐 수 있다고 말한다. 연구팀은 교통량이 많은 지역에 8시간을 놓아두면, 실외의 오존을 탐지할 수 있다고 말한다.

탐침은 사람의 폐 유동체와 혈청에 오존의 생의학 가능성을 조사하는데도 사용될 수 있다. 오존에 노출된 시료에 레이저 빛을 조사하면 밝게 빛나는데, 이것은 이번에 개발한 형광 탐침이 생물 시료에도 사용될 수 있음을 보여주는 것이다. 연구팀은 오존이 풍부한 공기 속에서 5분 동안 처리한 폐 세포에서 형광을 관찰할 수 있었다며, 이것은 오존이 세포막을 투과할 수 있음을 보여주는 것이라고 말했다.

생물 시스템에서 탐침을 성공적으로 사용할 수 있으면 오존과 관련된 의학 질문을 밝혀내는데 도움이 될 수 있다고 연구팀은 말했다. 예를 들면 백혈구 세포가 염증이나 박테리아 감염과 싸울 때 오존을 내놓느냐 하는 것이 그것이다. 기존 방법들은 감도가 좋지 못해 이런 질문에 답을 하지 못했다.

또 다른 문제는 오존의 몸에 침투했을 때와 그것의 부수 효과에 대한 것이다. 연구팀은 오존이 세포에 영향을 미친다는 것을 관찰했지만, 다른 연구에서는 오존의 반감기가 너무 짧아 세포에 영향을 미치지 못한다고 보고된 바 있다. 연구팀은 오존이 세포를 따라 오존이 움직이는 것을 추적할 수 있음을 보였고, 이것은 세포 내에서의 분자 활성에 대한 통찰을 제공할 것이라고 말했다.

[그림] 오존과 반응하면 형광을 발하는 물질

원문정보: Garner et al. Nature Chemistry, 2009, 1, pp. 316-321 “Specific fluorogenic probes for ozone in biological and atmospheric samples.”

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Posted by 네오