물리분석실험 FRET 결과 실험 레포트

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biomolecule 연구 사례
FRET을 이용한 거리측정은 다른 관측 방법으로는 측정하기 어려운 nm 단위의 분석을 진행할 수 있게 해준다. 본 실험에서는 DNA에 부착된 색소쌍 사이의 거리를 측정하는데에 이 FRET을 이용하였다. 또 FRET의 경우는 생체 내에서 biomolecule의 변화를 감지하는데에도 많이 사용된다. 이때는 색소쌍 사이의 거리를 측정하는 것보다는 FRET이 일어나냐 일어나지 않느냐를 확인하여 biomolecule의 구조변화를 시각적으로 활용한다. 구조변화가 일어나지 않은 경우에는 두 색소쌍 사이의 거리가 멀어 FRET이 일어나지 않다가 구조적 변화가 일어나 두 색소쌍 사이의 거리가 가까워진다면 FRET이 일어나 형광 스펙트럼이 달라지게 되는 것을 이용하는 것이다.
그 중 하나의 연구가 kinases에 의한 단백질 인산화에 대한 구조적변화에 대한 연구이다. 이 단백질 인산화는 세포간 신호전달에 매우 중요한 역할을 하는데 대표적으로 tyrosine kinase의 역할을 하는 인슐린 수용체가 있다. 인슐린 수용체는 substrate에 있는 타이로신잔기를 인산화 시키는데 이것이 인산화가 되면 substrate은 recognition domain인 SH2에 결합하게 된다. 이때, substrate에 주개 색소를, SH2에다가 받개 색소를 부착시킨다. 그리고 substrate과 SH2를 flexible linker로 연결시켜준다. 만약 substrate이 인산화가 되지 않는다면 이 두 색소는 FRET이 일어날 수 없는 거리에 존재하게 된다. 하지만 인산화가 이루어진다면 구조적 변화에 의해 색소사이의 거리는 가까워지게 되고 이를 통해 FRET이 일어나고 방출스펙트럼의 양상이 달라지게 된다.[3]
연구자들은 이 실험을 insulin receptor가 과발현된 cell에서 인슐린에 노출시켜 시간이 지남에 따라 형광세기의 변화를 관측하였다. 이를 통해 시간에 따라 인슐린에 의한 인슐린 수용체의 인산화작용이 어떻게 달라지는지 확인할 수 있었다. 이처럼 FRET은 세포사이에서 일어나는 signaling process를 연구하는 데에도 이용될 수 있다.
Reference
[1] Son, H., Mo, W., Park, J., Lee, J. W., & Lee, S. Single-Molecule FRET Detection of Sub-Nanometer Distance Changes in the Range below a 3-Nanometer Scale. Biosensors, 10(11), 168., 2020
[2] Joseph R, Lakowicz, Principles of fluorescence spectroscopy 3rd edition, 2006
[3] Sato, M., Ozawa, T., Inukai, K. et al. Fluorescent indicators for imaging protein phosphorylation in single living cells. Nat Biotechnol 20, 287294 (2002).

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서울대,   물리분석실험,   화학부