국가과학자 김광수 포스텍 화학과 교수 연구팀은 그래핀 나노리본과 DNA 염기의 상호작용에 의한 2차원적 전자전도도를 측정하는 초고속 DNA 해독법을 7일 발표했다.
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.
이에 따라 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 슈퍼컴퓨터를 이용해 시간대별 전자 전도도 변화를 새로운 개념의 2차원 데이터 정보처리 방법으로 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.
이 방법은 DNA 분석에 최소 몇 주가 걸리던 기존 방식과는 달리 인간 게놈 전체를 1시간에서 최소 수분 이내에 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. 현재 미국, 독일을 비롯한 선진국들이 큰 관심을 보이고 있다.
김 교수는 “이번 연구가 실험으로 구현되면 기술 발전에 따라 인간 게놈을 수분 내에 해독할 수 있는 혁신적인 기술”이라며 “초고속 저비용의 DNA 염기서열 분석법이 현실화되면 개인 맞춤형 의료 및 유전정보에 따른 인간의 성격·본능·재능·적응성 등 다양한 생명 정보를 분석할 수 있어 인류의 미래에 새로운 변화를 가져다 줄 포스트게놈 시대를 앞당길 것”이라고 말했다. 이 연구 결과는 네이처 나노테크놀로지에 온라인판을 통해 발표됐다.
/kueigo@fnnews.com김태호기자
■그래핀 나노리본=그래핀(graphene)은 탄소 원자들이 벌집모양의 격자구조를 이루면서 만들어진 2차원 구조의 탄소동소체를 일컫는다. 그래핀은 반도체 시대를 대신하는 차세대 전기소자의 혁신적인 재료로 주목받고 있다.
■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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