| 초록 |
단백질 결정화는 약 150년 전에 우연히 발견되어 훌륭한 정제 효율과 높은 순도를 가지는 것이 증명되어 X선 결정학(X-ray crystallography) 기술을 통해 구조생물학 분야의 발전을 촉진하였다. 오랜 시간 동안 X선 결정학을 통한 3차원 단백질 구조의 설명은 생물물리학적 및 생화학 메커니즘을 이해하는 데 기초가 되었다. 그러나 최근 초저온투과전자현미경(Cryo-EM) 기술의 비약적 발전으로 인해 구조 연구의 표준 기술로 여겨졌던 X선 결정학을 이용한 연구는 분석을 위한 필수 조건인 단백질 결정을 만들어야 하는 어려움으로 인해 많은 비교적 적은 관심을 받고 있다. 단백질 결정화를 위해서는 다차원적인 화학적 조성을 탐색해야 하기 때문에 결정화를 위한 올바른 조건을 식별하는 것은 무척 복잡하다. 예를 들어, 과포화된 단백질 용액을 중성 염이나 중합체와 같은 약한 침전제(pre-cipitant)를 첨가하고 온도, 이온강도, pH를 포함한 다양한 매개변수를 조작하여 결정화 조건을 선별한다. 결정화에 영향을 주고 촉진하는 요인의 스펙트럼을 결합하는 다양한 접근법이 개발되었으며, 가장 널리 사용되는 것은 증기 확산(Vapor diffusion), 투석(microdialysis), 배치(batch) 및 액체-액체 확산(Free interface diffusion)이다. 이들을 기반으로 하여 최근 단백질과 같은 생체고분자 결정화를 위해 실용적이고 사용하기 쉬운 스크리닝 키트의 등장과 실험실 로봇공학의 적용으로 인해 많은 생체분자의 구조 연구가 진행되고 있다. 더 나아가, 미세유체시스템의 도입을 통해 보다 효율적이고 저렴한 방법으로 결정화 조건을 선별해내는 것이 가능해지고 있다.<br /> 미세유체 기술은 나노리터(nanoliter)에서 펨토리터(femtoliter)에 이르는 소량의 유체를 조작하는 기술로, 단백질 결정화 분야에 크게 두 가지 방식으로 장점이 있다. 첫째, 더 큰 규모로 이미 가능한 실험의 소형화를 가능하게 한다. 대부분의 경우에 단백질의 시료는 가격이 비싸고 희소하기 때문에 적은 부피로 이러한 실험을 수행하는 것이 유리하다. 둘째, 미세유체 기술은 분자 확산을 정밀하게 제어하여 결정의 핵화(nucleation)와 같은 보다 큰 규모에서는 구현이 어렵거나 불가능한 실험적 접근법을 제공한다.<br /> 이 보고서에서는 최근 보고된 미세유체시스템이 적용된 단백질 결정화 조건 스크리닝 시스템에 대해 논의한다. 단백질 결정화를 위한 일반적인 방법인 증기 확산(Vapor diffusion), 투석(microdialysis), 배치(batch) 및 액체-액체 확산(Free interface diffusion)이 적용된 형태에 따라 나누어 마이크로웰(micro-well), 미세밸브(microvalve), 미세액적(microdroplet)을 이용한 접근 방식을 소개한다.<br /> |
