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김태영 교수 연구팀, 질량분석 기반 고효율의 지질 체내 회전율 분석 개발
관리자
작성일2018.07.04 17:04 조회수71

질량분석 기반 고효율의 지질 체내 회전율 분석 개발

 

- 김태영 교수 연구팀, 대사적 중수(2H2O) 표지법을 암세포 모델에 적용하여 100여개의 지질 체내 회전율을 분자 수준에서 측정

지스트 학부생들 참여... 분석화학분야 최고 권위지 Anal. Chem.에 논문 게재

 

GIST(지스트, 총장 문승현) 지구·환경공학부 김태영 교수 연구팀은 대사적 중수 표지법*을 이용하여 분자 수준에서 지질의 체내 회전율(in vivo turnover rate)**을 고효율로 분석 가능한 플랫폼을 개발하였다.

  * 중수소로 치환된 물을 사용하여 대사 과정에 관여하는 생분자에 중수소를 도입하는 안정 동위원소 표지 (stable isotope labeling) 기법

** 세포 내의 생분자 교체 속도

지질의 항상성 유지에 기능적 장애가 있을 경우 당뇨병, 비만, 죽상동맥경화증과 같은 대사적 질환을 유발한다. 지질의 회전율 연구는 지질의 체내 흐름(flux) 정보를 제공하여 위와 같은 질병을 진단하는 지표로 사용될 수 있다.

연구팀은 중수 표지법과 고분해능의 질량분석기를 결합하여 새로운 지질 동역학 분석 기법을 제시하였다. 또한, 지스트 학사과정에 재학 중인 학생들이 공동연구원으로 참여하여 지질 식별, 피크 정량, 비선형 회귀(non-linear regression)의 데이터 분석과정을 고효율로 처리할 수 있는 자체 소프트웨어를 개발하는 데 성공했다.

뿐만 아니라 개발한 분석 플랫폼을 대표적인 모델 암세포인 헬라 세포(HeLa cell)에 적용하였다. 최대 48시간까지 세포를 중수로 표지하고, 8개 시간대동안 표지된 세포에서 지질을 추출하여 액체 크로마토그래피-질량분석법(liquid chromatography-mass spectrometry)으로 분석하였다.

그 결과, 글리세롤지질(glycerolipid), 인지질(glycerophospholipid), 그리고 스핑고지질(sphingolipid)을 포함한 총 100여 개의 개별 지질 회전율을 측정하였는데, 이는 현재까지 보고된 지질 회전율 측정에서 가장 많은 수이다.

또한, 직렬 질량 분석법(tandem mass spectrometry)*을 기반으로 한 지질 분자 내의 지방산 아실 사슬(fatty acyl chain)과 글리세롤 뼈대(glycerol backbone)의 동역학을 구별하여 측정할 수 있는 새로운 방법을 제시하였다.

* 질량 분석기로 원하는 이온을 선택한 후, 그 이온을 깬 조각 이온들의 질량 분석 스펙트럼을 얻는 기법으로서, 물질의 구조분석에 활용됨

김태영 교수"이전의 지질 회전율 측정법으로는 대부분 지질 종류별 평균값만을 구할 수 있었던 것에 비해, 본 연구에서 개발한 분석법으로는 개별 지질 분자의 회전율 값 측정이 가능하여 지질의 동역학에 대해 보다 정확한 정보를 제공할 수 있다"고 밝혔다.

김태영 교수가 주도하고 고병숙 석박통합과정 학생과 김진우·서승우 학사과정 학생들이 참여한 이번 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업의 지원으로 수행됐으며, 분석화학 분야의 최고 권위지인 '분석 화학(Analytical Chemistry)'65() 게재되었다. <>

논문 제목 : High-Throughput Measurement of Lipid Turnover Rates Using Partial Metabolic Heavy Water Labeling

교신저자 : 김태영 교수 (GIST 지구환경공학부)

1저자 : 고병숙 석박통합과정 (GIST 화학과)

공동저자 : 김진우 학사과정 (GIST 전기전자컴퓨터전공), 서승우 학사과정 (GIST 화학전공)

    

용 어 설 명

1. 중수 표지법(2H2O labeling) : 중수소로 치환된 물(2H2O)을 이용한 안정 동위원소(stable isotope) 표지 기술이다. 세포나 동물/식물 모델에 중수를 도입하면, 물이 관여하는 생분자 합성과정에서 중수소로 표지가 가능하다.

2. 회전율(turnover rate) : 체내 생분자가 합성되고 분해되는 과정을 표현하는 반응 속도 상수이다.

3. 직렬 질량 분석(tandem mass spectrometry) : 질량 분석기로 사전에 원하는 이온을 선택하고, 그 이온을 깬 조각 이온의 질량분석 스펙트럼을 얻은 기술이다. 얻은 조각 이온 스펙트럼을 해석하여 물질의 구조 분석이 가능하다.

 

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