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국내 연구진이 나노선* 구조를 이용해 물속에서도 젖지 않는 차세대 메모리 소자의 원천기술을 개발하여 방수되는 컴퓨터와 스마트폰 개발에 한걸음 다가서게 되었다. 
포스텍 용기중 교수(44세)와 이승협 박사가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구)과 글로벌연구네트워크사업(GRN)의 지원으로 수행되었고, 신소재분야의 권위 있는 학술지인 ‘Advanced Materials’지에 온라인 속보(4월 10일자)로 게재되었다. (논문명: Resistive switching WOx-Au core-shell nanowires with unexpected nonwetting stability even when submerged under water)
용기중 교수 연구팀은 생체모방기술(연잎효과)을 이용해 물속에서도 젖지 않으면서 전원 없이도 저장된 정보를 유지할 수 있는 차세대 비휘발성 메모리 소자(저항메모리 소자, RRAM) 개발에 성공하였다.
일반적으로 반도체 소자는 누설전류*로 물에 취약하여 소자를 방수처리하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다.
연구팀은 물방울이 연잎 표면을 적시지 않으면서 먼지 등을 씻어내는 자가세정, 방수효과, 결빙방지 등의 특성을 이용해(연잎효과, Lotus Effect) 텅스텐 산화물 반도체 나노선을 합성한 후, 표면을 단분자막으로 화학코팅하여 물속에서도 젖지 않으면서 자가세정 효과가 있는(초발수, 超撥水) 저항메모리 소자를 개발하였다.
특히 이번 연구는 기존의 저항메모리 소자 개발에 추가적인 공정 없이도 초발수 특성을 유지하여, 물에 젖지 않으면서도 안정적으로 소자가 작동되는 것이 특징이다.
용기중 교수는 “이번 연구는 나노소자와 생체모방기술을 접목하여 반도체 소자의 방수특성을 더욱 향상시켰다는데 의미가 있다. 특히 이번에 개발된 기술은 향후 방수되는 컴퓨터와 스마트폰 개발에 적극 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다.
---용어설명---
※ 나노선:수 십 ~ 수 백 나노미터(10억분의 1미터)의 굵기를 갖는 반도체 물질로 이루어진 머리카락 형태의 나노 구조체
※ 누설전류(漏泄電流) : 절연체(열이나 전기의 이동을 방해하는 물질)에 전압을 가했을 때 흐르는 약한 전류
 
 
신약 개발의 새로운 방향을 제시하다
 
교육과학기술부(장관 : 이주호)는 글로벌프론티어 의약바이오컨버젼스연구단(단장:김성훈)의 서울대학교 화학부 박승범 교수팀이 표적단백질을 확인하는 새로운 방법을 고안함으로써 신약 개발에 새로운 방향을 제시하였다고 밝혔다.
다양한 질병에 관련된 생명 현상을 선택적으로 조절하는 생리활성 저분자 물질의 발굴은 화학, 의학, 생명과학, 제약 분야에서 꾸준히 이루어져 왔다.
그러나 발굴된 생리활성 저분자 물질을 질병 치료제로 개발하는 과정에서 물질이 생체내에서 어떠한 단백질에 작용하는지 정확히 밝히는 것이 어려웠으며, 이는 신약개발에 가장 큰 걸림돌이 되어왔다.
많은 수의 생리 활성 저분자 물질들이 그 작용기전을 제대로 이해하지 못하였기 때문에 신약으로서 개발되는데 실패하였고, 개발된 약들도 예상치 못한 부작용이 나타나 시장에서 퇴출되는 사례가 발생하고 있다.
기존에는 표적단백질을 확인하기 위해 세포를 분해한 후 무작위적로 섞여있는 단백질 혼합용액에서 질량분석을 통해 생리활성이 있는 물질과 강하게 붙어있는 다수의 단백질을 분리하는 방법을 이용하였다.
이러한 방법은 세포를 분해함으로서 단백질 네트워크를 파괴한 상태에서 표적단백질을 찾게 되므로 실제 세포내 현상과 상이할 수 있으며, 찾아지는 다수의 단백질 중에서 의미 있는 표적단백질을 찾아내기 어렵다는 단점이 있어 효율과 신뢰도가 낮았다.
박승범 교수팀은 기존의 표적단백질 규명법과는 달리 세포 안으로 직접 들어가서 작살과 같은 갈고리로 표적단백질을 낚아내는 새로운 방식을 개발하였다.
즉, 신약 후보물질에 광반응성 물질을 결합시킨 후 세포내에서 빛을 쪼임으로서 표적단백질과 직접 결합하도록 만들고, 정확히 결합한 생리활성 물질은 붉은색이 나타나도록 하여 선택적으로 확인하는 과정을 개발하였다.
개발된 방법은 FITGE(Fluorescence difference in two-dimensional gel electrophoresis)라 명명하였으며 항암효과를 보이는 생리활성 저분자 물질이 암세포를 죽이는 과정을 조절하는 표적 단백질 확인에 성공적으로 적용되었다.
박승범 교수는 ”개발한 FITGE 방법을 통해 신약 후보물질이 생체내에서 작용하는 기작을 밝힘으로서 신약개발의 신뢰도와 효율성을 높일 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다.
연구결과는 화학분야 최고 권위지인 안게반테 케미 (Angewante Chemie International Edition)에 표지논문으로 선정되어 4월 4일자 온라인판에 게재되었다.
 
암, 정신 지체 등 각종 유전질환 유발 원인 밝힐 단서 찾아
 
세포가 분열할 때 염색체가 붙는 부위인 동원체*가 유지되는데 필수적인 단백질(미스에이틴알파)의 새로운 기능이 국내 연구진에 의해 규명되어, 암, 정신 지체와 같이 동원체 형성과 관련된 다양한 유전질환의 유발 원인을 밝힐 가능성을 열었다.
서울대 백성희 교수(41세), 숙명여대 김근일 교수(45세) 및 김익수 박사과정생이 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구), 일반연구자지원사업(기본연구) 및 선도연구센터지원사업(SRC)의 지원으로 수행되었고, 세계 최고 권위의 생명과학전문지 ‘셀(Cell)’의 자매지인 ‘몰레큘라 셀(Molecular Cell)’지에 온라인 속보(4월 19일자)로 게재되었다. (논문명 : Roles of Mis18α in Epigenetic Regulation of Centoromeric Chromatin and CENP-A Loading)
백성희, 김근일 교수 연구팀은 특정 유전자(Mis18α)가 제대로 기능하지 못하면, 동원체가 만들어지지 못하고 세포분열에도 문제가 생기며, 배아가 개체로 발생하는 과정에도 장애를 일으켜 결국 유전질환을 일으킬 수 있다는 사실을 동물실험(Mis18α 유전자가 제거된 생쥐모델)으로 밝혀냈다. 
세포가 둘로 나뉠 때 그 세포가 갖고 있는 유전정보를 두 배로 복제하고, 복제된 유전정보를 유사분열*과정을 거쳐 새로 생긴 세포(딸세포)로 정확히 전달하는 것은 매우 중요하다. 만일 이 과정에서 오차가 생기면 세포의 항상성 유지에 문제가 생기고, 암과 같은 여러 질병이 발생하는 원인이 된다.
동원체는 복제된 유전정보를 담고 있는 염색체가 둘로 나뉘는데 필수적인 역할을 하는데, 이 동원체가 만들어지는데 문제가 생기면 염색체가 분열할 때 염색체를 양쪽으로 잡아당겨 분리시키는 끈 역할을 하는 방추사가 염색체에 제대로 붙지 못해 유사분열이 일어날 때 비정상적으로 염색체 분열을 일으킨다.
따라서 동원체가 만들어지는데 문제가 생기면, 암, 정신 지체와 같은 유전질환이 발생하게 되는데, 지금까지 이 사실은 잘 알려져 있지만, 어떠한 경로로 이러한 질병이 유발되는지 그 분자적인 과정을 정확히 밝혀내지 못했다.
연구팀은 동원체 부위를 지정하는데 중요한 히스톤 변이체*가 동원체 부위를 찾아가는 과정에서 Mis18α 단백질이 안내(guide) 역할을 하며,  Mis18α 단백질이 효소(DNA 메틸화 효소)를 동원체 부위로 불러들여 그 부위의 DNA를 메틸화시키는 과정이 동원체를 만드는데 매우 중요하다는 사실을 처음으로 밝혀냈다.
백성희 교수는 “동원체가 만들어지는 과정에서 문제가 발생하면, 암이나 정신 지체와 같은 각종 유전질환이 발병할 수 있는데, 이번 연구에서는 동원체를 만드는 과정에서 Mis18α 단백질이 매우 중요한 역할을 한다는 사실을 규명하였다. 특히 우리 연구팀에서 만든 Mis18α 유전자가 제거된 생쥐모델은 향후 동원체 형성 이상과 유전 관련 질병의 연계성을 연구하는데 실질적인 도움이 될 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.
---용어설명----
*동원체(centromere): 세포핵의 유사분열기(mitosis)에 방추사(spindle)가 부착되는 염색체(chromosome)의 잘록한 부분으로, 복제된 염색체의 접합과 분리에 핵심적인 구조물
*유사분열(mitosis) : 세포분열 과정에서 염색체가 나타나고 방추사가 생기는 핵분열의 한 형식으로 간접분열이라고도 불림
*히스톤 변이체 : 다른 염색체 부위에 존재하는 히스톤과 다른, 동원체에 특이적으로 존재하는 히스톤 단백질 (CENP-A: 센프 에이)

 

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