| 초록 |
타이로시네이제(tyrosinase)는 사람의 피부색을 결정하는 중요한 요소인 멜라닌 색소의 생합성과정의 초기 과정에 관련되는 효소로 모노 페놀 (L-tyrosine 이나 tyramine)을 산화시켜 catechol (L-DOPA 와 dopamine)을 형성하고 다시 한 번 산화 과정을 거쳐 퀴논을 형성하는데 촉매 역할을 하는 효소로 생체내 타이로시네이제의 비정상적인 활성도와 인간의 여러 질병들이 밀접한 관련이 있다고 알려져 있다. 즉 타이로시네이제의 활성도가 높은 경우에 hyperpigmentary 장애가 발생하고, 낮은 경우 멜라닌의 부족으로 백색증 (Albino)에 걸리게 된다. 또한 피부암의 일종인 멜라노마 (melanoma)에서 높은 양의 타이로시네이제가 발현되고, 파키슨 환자의 뇌 또한 비정상적인 타이로시네이제의 활성도와 밀접한 관련이 있다고 알려졌다. 이러한 임상적 중요성에도 불구하고 타이로시네이제의 생물학적/병리학적 역할과 메카니즘에 대한 이해와 연구는 많이 진행되어져 있지 않다. 이는 생체내 타이로시네이제의 효과적인 분석 (assay) 및 진단 방법들의 개발이 미비한 실정이기 때문으로 여겨진다. 본 연구를 통해 기존의 여러 가지 타이로시네이제 감지 방법들과는 선택성 (selectivity), 감지도 (sensitivity), 생체 내 응용가능성 등에서 차별화된 새로운 개념의 분자 영상용 형광 프로브를 개발하였다. 즉 본 연구에서 개발한 분자 영상용 형광 프로브는 타이로시네이제에 의해 자발적인 화학 반응을 통해 분자 구조의 변화를 유도하고 이로 인한 분자의 광학적인 성질의 변화를 일으킬 수 있도록 설계되었다. 본 연구에서 제안한 타이로시네이제 형광 프로브는 쉽고 간단한 합성 경로를 통해 얻었으며, 전자적 입체적 성질의 변화를 두어 설계된 다양한 타이로시네이제 형광프로브들의 광학적 광물리학적 성질이 뛰어나고, 효소 반응전 후의 형광 시그널의 변화의 크기가 큰 후보 형광 프로브를 발굴하고, 최적의 효소 반응 에세이(assay)조건을 확립하였다. 또한 타이로시네이제 관련 질병의 진단 응용 가능성을 높이기 위해 생체 세포내에서 타이로시네이제 활성도 측정을 구현하였으며, 치료제 개발에의 응용을 염두에 두고 타이로시네이제 효소 억제제의 스크닝 및 효과 평가 연구에도 응용가능함을 보였다. 이러한 일세대 turn-on mode의 형광 프로브의 생체 적합성 및 응용 가능성을 향상시키기 위해 수용성 형광 프로브를 설계하고 합성하여 다양한 광학적 연구 및 산화 반응들도 연구하였다 이러한 연구 결과들을 5편 논문을 교신 저자로 국제 저명 저널에 투고하였으며 현재 응용 범위를 확대하기 위해 의약팀과의 공동 연구를 확대하여 생체 내에서 일어나는 분자나 세포 수준 (molecular/cellular events)의 여러 가지 역동적인 (dynamic) 현상을 이해, 감지하고 이를 영상화하여 의·생명 기초과학 연구에서부터 실제 의학적 활용까지 그 응용 범위를 확대하고자 한다. 본 연구에서 개발한 타이로시네이제의 기질 형광 프로브들은 기존의 여러 가지 문제점을 해결할 수 있는 획기적인 분자 영상용 형광 프로브라고 사료되며, 이는 생체 내에서 타이로시네제와 관련된 여러 가지 분자 수준에서 일어나는 생명 현상을 규명하는 기초 연구를 가능케 하며, 질병에 대한 이해도를 증가시키며, 또한 실제 진단 시약용 및 치료제 개발에도 쉽게 이용될 수 있으므로 의·약학, 화학, 생물학 등의 기술적 진보에 기여하여 그 파급효과가 클 것으로 기대된다. |
