홍합 '수중 접착력' 비밀 밝혔다

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홍합이 물 속에서 강력한 접착력을 갖는 이유가 접착단백질 간 시너지 효과 때문인 것으로 밝혀졌다. 수중생체접착제 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

포스텍은 차형준 화학공학과 교수팀과 김낙균 한국과학기술연구원(KIST) 박사팀이 공동으로 홍합이 분비하는 접착단백질을 분석, 수중에서 강력한 접착력을 갖는 두 분자(도파·라이신)를 확인했다고 15일 밝혔다. 이들이 다양한 조건에서 서로 시너지를 낸다는 사실을 밝혀 수중접착의 비밀을 푸는데 한발 다가선 성과로 평가받는다.

홍합 접착력이 도파와 라이신 두 접착단백질간 시너지라는 것으로 입증한 차형준 포스텍 교수(왼쪽)와 김낙균 KIST 박사.
<홍합 접착력이 도파와 라이신 두 접착단백질간 시너지라는 것으로 입증한 차형준 포스텍 교수(왼쪽)와 김낙균 KIST 박사.>

그동안 수중접착 분야에서 관심을 받던 분자는 '도파'였다. 도파 분자 모양을 모방해 수중 접착제를 만들곤 했다. 도파를 이용한 기존 수중접착은 접착 표면과 접착제 사이 인력인 표면접착력과 접착제 분자 사이 응집력을 조절하기 어려워 실제 홍합과 비슷한 수준의 강한 수중접착제를 만들기에 한계가 있었다.

연구팀은 이번에 도파뿐만 아니라 '라이신' 분자도 수중접착에 중요한 역할을 한다는 점을 밝혀냈다. 홍합의 접착단백질 중 실제 접착 계면에 위치하는 표면접착단백질 'fp-3F'는 수중접착을 가능하게 하는 도파와 양전하를 띄는 라이신 분자를 다량 함유하고 있다. 연구팀이 이들 분자의 분포를 관찰한 결과, 특정한 위치에서 두 분자가 함께 붙어 있거나 떨어져 있다는 점에 흥미를 갖고 연구를 진행했다.

차형준 포스텍 교수팀과 김낙균 KIST 박사팀이 홍합이 분비하는 접착 단백질을 분석, 수중에서 강력한 접착력을 갖는 두분자(도파와 라이신)의 시너지 효과를 확인했다. 사진은 연구 이미지.
<차형준 포스텍 교수팀과 김낙균 KIST 박사팀이 홍합이 분비하는 접착 단백질을 분석, 수중에서 강력한 접착력을 갖는 두분자(도파와 라이신)의 시너지 효과를 확인했다. 사진은 연구 이미지.>

그 결과 홍합의 표면접착단백질 서열에서 착안, 도파와 라이신 거리가 각각 다른 단순한 펩타이드를 합성하고, 이들을 이용해 도파와 라이신 거리에 따라 표면접착력과 응집력이 다르게 작용한다는 메커니즘을 밝혔다.

이들 두 분자가 함께 이웃하면 펩타이드 수중 표면접착력이 크게 증가하고, 라이신 분자가 수중접착을 방해하는 접착 계면의 물 분자와 도파 분자 주위 물 분자를 끌어당겨 수중 표면접착력을 증가시킨다는 것을 확인했다.

차형준 교수는 “수중접착에서 중요한 역할을 한다고 알려진 도파와 라이신 두 분자의 시너지에 관한 새로운 발견으로, 새로운 차원의 수중생체접착제를 만들 수 있게 될 것”이라고 말했다.

한국연구재단 기초연구사업(중견)으로 수행된 이번 연구결과는 최근 계면과학 권위지 '저널 오브 콜로이드 앤드 인터페이스 사이언스'에 게재됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com