가속기연구소 이문호 소장, 진경식 박사와 한양대 김선정 생체인공근육연구단장은 포항방사광가속기를 이용한 공동연구를 통해 ‘풀러린-DNA 하이브리드 분자 기계’의 작동 메커니즘을 규명하는 데 성공했다. 이 연구성과는 세계적인 재료과학 전문지인 <어드밴스드 머티리얼스> 3월 3일자 온라인판에 게재되었다. DNA는 몸속 유전자 보존의 기능이 있으며, 다양한 기능을 가지고 있는 나노물질을 결합시키면 그들과의 상호작용을 통해 제어가 가능한 3차원 나노구조물을 만들 수 있다. 생명공학 분야에서는 우리 인체의 DNA 작동 메커니즘을 이용하여 생체 인공근육 시스템을 만드는 분자 기계를 제작하기 위해 전 세계적으로 각축을 벌이고 있다.

이번 연구에서 다루어진 DNA 시료는 산성과 염기성 조건 하에서 수축 이완의 변이가 일어난다고 알고 있었으나, 그들의 구조나 정확한 작용 메커니즘에 대해서는 알려져 있지 않았다. 공동연구팀은 DNA 양 끝에 탄소원자로 이뤄진 축구공 모양의 풀러린을 결합시켜 ‘풀러린-DNA 하이브리드 분자 기계’를 구성하고, 포항방사광가속기의 4C1 소각 X-선 산란 빔라인을 이용하여 ‘풀러린-DNA 하이브리드 분자 기계’의 정확한 3차원 구조와 기능 수행에 관여하는 풀러린의 역할을 밝혀냄으로써 DNA 나노디바이스 분야에서 획기적인 결과를 거둔 것으로 평가받고 있다. 연구팀은 “분자기계에 대한 연구는 전 세계적으로 아직은 초기 단계의 나노 기술이며, 이번 연구 성과는 풀러린-DNA 하이브리드 분자 기계의 실용화 시기를 크게 앞당길 뿐만 아니라, 바이오 의학 신약 개발 및 나노연구에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.