[대덕넷][지금해외에서는]코데인과 모르핀 만드는 유전자 발견

캘거리대학 연구팀은 양귀비에서 진통제인 코데인과 모르핀을 생산하는 유전자를 발견했다. 이번 연구는 진통제를 실험실에서 생산하는 방법을 제공하는 동시에 식물에서 진통제 생산을 통제하는 길을 열어주고 있다.

생명과학부 피터 파치니 교수는 "지난 반세기 동안 식물 유전학자들은 이들 유전자를 찾아왔다. 이번 연구는 단순히 효소와 유전자를 찾았다는 의미 이상을 가지며 암이나 다른 유전질환에 관련된 유전자를 찾는 것과 동등한 연구결과" 라고 밝혔다. 실제 연구를 담당한 줄리안 헤겔 박사는 "우리는 양귀비에서 어떻게 모르핀이 생성되는지 이해하기 위해 필요한 퍼즐의 잊어버린 조각을 발견한 것이다"고 말했다.

연구팀은 최신 기능 유전체학 기술을 이용해 양귀비의 23,000여 종의 각각 다른 유전자를 정리 분석했다.

파치니 교수는 "이번 연구로 우리는 코데인을 생산하지 못하는 양귀비를 만들 수 있으며 통제된 생물공정 설비에서 보다 효율적이고 경제적으로 코데인이나 다른 아편 성분을 합성해 낼 수도 있다"며 "우리의 연구는 아편성분이나 다른 중요한 제약성분들을 미생물에서 생산할 수 있게 해줄 것이다" 고 밝혔다.

연구팀의 다음 단계 연구는 이들 유전자를 효모나 세균에 도입시켜 코데인 등의 약물을 실제 생산하는 것이다.

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◆전자 이동 통한 전하 이동 현상

한 연구진에 의해 전자 이동 통한 전하의 이동 현상이 DNA 헤어핀 구조에 결합된 페릴린 유도물 π-π 결합에서 관찰됐다. 장거리 전하 이동은 일반적으로 유기 전자 장치의 구성에 있어 매우 중요한 것으로 알려지고 있다.

관련 연구를 통해 최근 DNA가 구조 재료로 이용될 수 있음이 확인돼 DNA가 꼬인 구조를 이룰 때 염기들을 치환하거나 수정함으로써 분자들을 붙잡고 있을 수 있기 때문이다.

노스웨스턴대 연구원 미첼 와실와스키, 프레드릭 루이스가 PDI에서의 전하 이동에 대한 연구를 수행했다. 지퍼를 잠그는 법과 유사한 방법으로 이중 나선을 이루고 있는 구조에서 2~ 4개의 인접한 염기가 PDI로 치환된 여러 개의 DNA 헤어핀 구조를 준비했다. 이들 UV 스펙트럼을 조사한 결과 인접한 π-π 결합돼 있는 PDI들이 붙어있는 것을 관찰할 수 있었다.

각각의 헤어핀에서 PDI 부분들 중의 하나는 자신들의 라디칼 이온들로 환원돼 그 결과들은 전자 상자성 공명 분석기에 의해 분석됐다. 관찰된 빠른 전자 도약 속도는 그러한 DNA-PDI 결합 시스템이 전하 전달 물질로 이용될 수 있음을 나타내준다.

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◆DOE 차세대 원자로 개발 투자

미국 에너지부 장관 스티븐 추는 차세대 원자로에 대한 개념 및 계획 연구 개발금 4,000만 달러의 지원을 받게 될 기업으로 피츠버그의 웨스팅하우스 전기, 샌디에이고의 제너럴 아토믹스 등을 선정했다고 발표했다.

이 결과는 오바마 행정부가 차세대원자력발전소 건설과 실증을 위한 계획 추진을 어떻게 할 것인지 결정하는데 도움을 줄 것으로 보인다.

미국은 온실 가스 16% 가량이 산업용 열을 이용하는 과정에서 배출된다. 전기 복합발전으로 열과 증기를 생산하던 기존 방식을 고온 가스냉각 원자로를 사용하는 것으로 대체함으로써 석유화학 제조기업과 같은 에너지 집약 산업에서 이산화탄소 배출을 감소시키는데 잠정적인 도움을 줄 것이다.

스티븐 추는"오바마 대통령은 차세대 원자로를 건설해 수천 개의 일자리를 창출하고 미국 경제에 청정 에너지를 공급하겠다"며 "이제 미국이 원자력 산업에서 주도권을 회복해 보다 강하고, 깨끗하고, 경쟁력 있는 미래 경제의 기반을 마련할 때"라고 밝혔다.

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◆비선형 X-선 효과 특성 규명

가시광선과 X-선은 다른 종류의 빛이다. 가시광선은 인체를 통과할 수 없지만, X-선은 약하게 흡수돼 의학 이미징에 사용된다. 유사한 차이점은 매우 강한 세기의 빛에서도 존재한다는 것이다. 현재 X-선은 재료 과학 분야에서 유용하게 사용되지만 '비선형 광학' 분야에선 아직 미지의 세계이다.

연구진은 두 개의 독립된 광자로 분리되는 단일 X-선 광자에 대한 소위 인자 하향 변환을 연구했다. 이때 분리된 광자의 에너지 합은 초기의 광자 에너지와 동일하다. 이러한 효과는 프로세스가 발생할 수 있는 매질을 제공하기 위해 다이아몬드 결정에서 연구되며 스프링-8 가속기의 고강도 X-선이 이용됐다.

연구진은 X-선 광자 에너지를 갖는 다양한 인자에 대한 파노 효과를 연구했다. 실험 결과로 얻은 데이터를 이용한 이론 모델에 기초해 X-선의 비선형 하향 변환 프로세스의 효율을 최초로 정량화할 수 있었다. 이러한 일의 가능성은 오랫동안 의구심을 받았었다. 왜냐하면 세밀한 실험적 교정뿐 아니라 스프링-8과 같은 고강도의 X-선이 요구되기 때문이다.

하향 변환 프로세스의 비선형 광학 인자에 대한 정량적 결과는 관찰된 결과 중 일부는 여전히 미궁이지만 이론적 예상과 상당히 일치하는 결과를 나타냈다. 이러한 결과는 X-선 비선형 광학 분야의 연구하기 위해 최초의 확고한 토대가 될 것이다. 새로운 형태의 X-선 자유 전자 레이저가 완성되면 비선형 광학 효과에 대한 잠재성은 확대될 것으로 예상된다.

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[자료출처 : 한국과학기술정보연구원 해외과학기술동향]