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subject 포스텍 연구팀 '인간게놈 1시간내 해독'

김광수 교수팀, 초고속 DNA해독법 발표


사람의 유전자 30억쌍을 1시간내에 해독할 수 있는 혁신적인 DNA 염기서열 분석법이 포스텍(포항공과대) 연구진에 의해 발표돼 주목 받고 있다.

포스텍은 화학과 김광수 교수를 비롯한 민승규, 조연주, 김우연 연구팀이 그래핀 나노리본과 DNA 염기와의 상호작용에 의한 2차원적 전자 전도도를 측정하는 초고속 DNA 해독법을 발표했다고 7일 밝혔다.

이 연구결과는 나노기술 분야의 세계적 권위지인 네이처 나노테크놀로지 온라인판을 통해 발표됐다.

이 방법은 DNA 분석에 최소 몇주가 걸리던 기존 방식과는 달리 인간 게놈 전체를 1시간에서 최소 수분이내에 해독해 DNA 정보분석 연구에 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대된다.

특히 이 분야는 2003년 인간 게놈프로젝트가 성공적으로 완료되면서 미국을 중심으로 선진국들이 막대한 연구비를 투자해 경쟁적으로 연구하고 있고 여러 난치병이나 희소병 치료에도 필수적인 분야로 생명과학에 변혁을 예고하고 있다.

연구팀에 따르면 DNA가 나노채널을 통과할 때 각 염기들이 그래핀 나노리본 표면에 수 마이크로초 내에 순차적으로 붙었다 떨어지는 현상이 그래핀의 전도도에 변화를 줘 4종의 염기가 확실히 구분될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

이에따라 KISTI(한국과학기술정보연구원)의 슈퍼컴퓨터를 이용해 각 시간대별 전자 전도도 변화를 새로운 개념의 2차원 데이터 정보처리방법으로 기존 방식보다 훨씬 빠르고 정확하게 염기서열 분석이 가능하다는 것을 입증했다.

연구팀은 특히 별도의 DNA 증폭(amplification)이나 광학적 표식(optical labeling) 과정이 필요하지 않아 분석에 소요되는 시간을 획기적으로 줄이는 것은 물론 상당한 비용절감 효과도 기대된다고 설명했다.

김광수 교수는 "이번 연구가 실험으로 구현되면 기술 발전에 따라 인간 게놈을 수분 내에 해독할 가능성도 가지고 있는 획기적이고 혁신적인 기술"이라며 "초고속 저비용의 DNA 염기서열 분석법이 현실화되면 개인맞춤형 의료 활용은 물론 유전정보에 따른 인간의 성격, 본능, 재능, 적응성 등 다양한 생명 정보를 분석할 수 있어 인류의 미래에 새로운 변화를 가져다 줄 포스트 게놈시대를 앞당길 것"이라고 말했다.

이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 지원하는 국가과학자 및 글로벌연구실 사업으로 수행됐다.

  
<용어설명>
▲그래핀 나노리본 = 그래핀(graphene)은 탄소 원자들이 벌집모양의 격자구조를 이루면서 만들어진 2차원 구조의 탄소동소체를 일컫는다. 그래핀은 90년대 이후 각광받아 온 탄소나노튜브와 마찬가지로 우수한 기계적, 전기적 특성을 가지면서도 원자층 두께의 2차원에서만 나타나는 독특한 물리 현상들이 나타난다. 기술적으로 실리콘을 바탕으로 한 반도체 시대를 대신하는 차세대 전기소자의 혁신적인 재료로 주목받고 있으며 이중 폭이 가느다란 밴드 모양으로 이뤄진 것이 그래핀 나노리본이다.

▲DNA 염기 = 유전자는 DNA(디옥시리보 핵산)가 담당하고 있고 DNA는 인산이나 탄소 뿐 아니라 A(아데닌), T(티민), G(구아닌), C(시토신)의 염기로 이뤄져 있는 물질이다. 이 4가지의 염기 배열에 의해 유전 정보가 암호화되고 있다.

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