연구성과

화공 차형준 교수팀, 홍합, ‘이것’ 때문에 물속에서도 접착력 유지한다

2022-03-31 116

[차형준 교수팀, “표면접착력 잃은 단백질에 홍합 속 ‘시스테인’ 단백질 더하면 접착력↑”]

[기존 수중접착소재에 더하면 접착력 향상 ‘기대’]

화장실 벽에 접착식 칫솔꽂이를 잘못 붙이면, 얼마 지나지 않아 바닥으로 떨어지고 만다. 화장실에 있는 수분이 표면 접착력을 떨어지게 만들기 때문이다. 반대로, 홍합은 물속 한가운데서도 바위에 단단히 붙어 ‘질긴’ 생명력을 자랑한다. 이러한 홍합접착단백질을 접착 소재로 활용하려는 연구가 이어지고 있지만, 쉽게 산화되어 금세 접착력이 떨어져 홍합의 수중 접착력을 완전히 재현하기는 어려웠다.

화학공학과 차형준 교수·신민철 박사·통합과정 윤태희 씨 연구팀은 홍합접착단백질이 산화가 일어나는 환경에서도 강한 표면접착력을 유지하는 비결을 밝혔다. 이 연구성과는 국제 학술지 ‘랭뮤어(Langmuir)’에 최근 게재됐다.

홍합접착단백질은 자연 유래 성분으로 인체에 무해해 의료용 접착제나 약물 전달체에 사용할 수 있는 새로운 의료 소재로 각광 받고 있다. 다만 홍합접착단백질의 주요 구성요소인 도파(Dopa)가 쉽게 산화되어 표면접착력이 약해진다는 한계가 있었다.

연구팀은 홍합의 표면단백질들 중 시스테인(Cysteine)을 많이 포함하는 단백질이 산화·환원에 관여한다는 점에 주목했다. 도파가 산화돼 표면접착력이 약한 ‘도파퀴논(Dopaquinone)’ 상태로 변했을 때, 연구팀이 시스테인이 포함된 표면단백질 ‘fp-6’을 더하자 ‘델타도파(△Dopa)’ 상태로 바뀌었다. 도파퀴논의 이성질체*1인 델타도파는 도파와 같이 표면접착력이 매우 강한 상태다.


연구팀은 이와 함께 단백질 속에서 델타도파가 형성되면 도파보다 더 강한 표면접착력을 띌 수 있다는 사실도 확인했다.

이번 연구는 홍합이 산화되기 쉬운 바닷속에서 강하게 달라붙어 있기 위해 표면단백질 fp-6의 이성질화 평형 이동 효과를 이용한다는 사실을 밝힌 최초의 연구다. 이 결과를 기존의 도파 기반 수중접착 소재에 활용하면, 표면접착력을 한층 높일 수 있을 것으로 기대된다.

차형준 교수는 “도파의 산화를 단순히 막는다고만 여겨졌던 시스테인 함유 표면 단백질이 델타도파로의 변화를 유도한다는 사실을 확인, 산화적인 수중환경에서도 홍합이 접착력을 유지하도록 돕는 성분의 역할을 처음으로 밝혔다”고 말했다.

한편, 이 연구는 한국연구재단 기초연구사업의 지원을 받아 이뤄졌다.


1. 이성질체
분자식은 같지만 분자 내 구성원자의 연결 방식이나 공간 배열이 같지 않은 화합물.