Nucleic Acids Research, 핵산연구, Volume 49, Issue 9, 21 May 2021, Pages 4919–4933,
오승수, 이동화 교수팀, ‘생로병사’의 실마리 찾다Nucleic Acids Research, 핵산연구, Volume 49, Issue 9, 21 May 2021, Pages 4919–4933,
오승수, 이동화 교수팀, ‘생로병사’의 실마리 찾다Link | https://www.etnews.com/20210512000047
https://academic.oup.com/nar/article/49/9/4919/6249612?searchresult=1 |
노화와 관련 염색체 중추 구조인 텔로미어를 구성하는 사중나선(G-quadruplex) 구조의 칼륨 이온(K+)에 대한 높은 선택성과 안정성을 제일원리계산 최초로 재현했다고 덧붙였다.
이는 수용액 환경에서 존재하는 DNA의 특수 환경과 분자 관점에서의 금속 이온, 물 분자와의 복잡한 상호작용에 대해 체계적으로 고려하지 못했기 때문으로 알려져 있다.
이에 연구팀은 실제 환경과 유사하도록 모든 제일원리계산을 수용액 환경에 적용해 DNA 염기 사이에 작용하는 상호작용은 물론 물 분자와 금속 이온의 상호작용까지 살펴봤다.
예측된 구조를 분석하기 위해 수소 결합 길이(hydrogen bond length)와 글리코시드 벡터 각도(glycosidic vector angle), 비틀림 각도(twist angle) 등의 구조적 분석 요인들도 새롭게 고안해 적용했다.
이 같이 결정된 DNA 구조를 실제 실험결과와 비교해 DNA 인산 골격(phosphate backbone)이 DNA 구조에 어떠한 영향을 미치는 지를 확인했다.
그 결과 비교적 단순한 구성의 공여체-수용체 상호작용 성분을 갖는 이중나선뿐만 아니라 더 복잡한 상호작용 구성 성분을 포함하는 삼중 또는 사중나선 구조에서도 상호작용 에너지 합산을 통해 실험 결과와 일치하는 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있었다.
연구팀은 이를 통해 제일원리계산을 이용한 DNA 이중, 삼중, 사중나선 구조의 상호작용 에너지 및 구조적 분석이 더욱 정교하고 복잡한 DNA 구조 설계를 위한 기반이 될 수 있음을 새롭게 밝혀냈다.
이 연구결과는 유전체 연구 분야 세계적 학술지인 ‘뉴클레익 액시드 리서치(Nucleic Acids Research, 핵산연구)’ 최신호에 게재됐다.