| 초록 |
□ 연구의 목적 및 내용 본 연구의 목적은 식물체 및 미생물로부터 대사물질을 직접 검출하고 공간적 분포를 분석할 수 있는 새로운 MALDI 및 nanospray desorption electrospray ionization(nanoDESI) 질량분석법을 개발하는 것이다. 특히, 식물체에서 바이오 재생에너지원인 탄화수소 대사물질이 다량 포함되어 있는 큐티클층과 우리생활에서 감염질환 등 많은 문제를 야기하는 미생물막 (microbial biofilm)의 대사물질을 주요 분석대상으로 하였다. 이를 실현하기 위해 다음 연구개발요소의 연구를 수행하였다. 1)연구장비비지원을 통한 질량분석시스템 구축 및 nanoDESI 이온화 장치 구현 2)식물체와 미생물막의 depth profiling을 위한 역학적, 화학적 박피법 개발 3)대사물질 효율적 분석을 위한 laser desorption/ionization 질량분석법 개발 4)대사물질 고속 스크리닝을 위한 대기압상 질량분석법 개발 □ 연구결과 1. NanoDESI 기반 질량분석 시스템 구축 및 식물체 및 미생물막 depth profiling 구현 - 연구장비비지원을 통하여 이온트랩질량분석기를 구입하였고, nanoDESI 이온화 장치를 제작하여 NanoDESI 기반 질량분석 시스템 구축에 성공하였다. - Depth profiling 구현을 위해, 고분자 접착성 필름을 이용한 역학적 박피법 및 nanoDESI 용매 접촉을 이용한 화학적 박피법 구현에 성공하였으며, 이를 문서, 식물잎, 미생물막에 적용하여 시료 깊이에 따른 차별된 화학물질분포를 관찰하는데 성공하였다. 2. 식물 및 미생물막 대사물질 분석을 위한 LDI MS 플랫폼 및 매트릭스 개발 - 복잡한 혼합시료로부터 직접 분석하기 어려운 대사물질을 효율적으로 분석하기 위해, 나노구조체 매트릭스 등을 이용한 새로운 MALDI MS법 개발에 성공하여 2편의 SCI논문을 발표하였다. - 대사물질 고속 스크리닝을 하기 위한 LDI MS 플랫폼으로 graphene oxide (GO)가 임베드 된 sol-gel 필름을 제작에 성공하였으며, 이를 이용해 미세조류 대사물질 지문분석을 성공적으로 수행하였다. 이 결과를 바탕으로 1편의 SCI 논문을 발표하였고, 국내특허 1건을 출원하였다. 3. 대사물질 고속 스크리닝을 위한 대기압상 질량분석법 개발 - 식물 및 미세조류 대사물질 고속화 스크리닝에 적합한 desorption electrospray ionization(DESI)와 paper spray ionization(PSI) 질량분석법 등을 본 실험실에서 성공적으로 구현하였다. - 고체 및 미세조류 culture와 같은 혼탁 시료를 시료 준비 없이 빠르고 간편하게 분석할 수 있는, 종이콘 분무 이온화 질량분석법 (PCSI MS)을 세계 최초로 개발 하였으며, 이 결과를 바탕으로 1편의 SCI 논문을 발표하였고, 국내특허와 국제특허 각각 1건을 출원하였다. □ 연구결과의 활용계획 1. 바이오 에너지원 대사물질 분석으로의 활용: 본 과제에서 개발한 대사물질 LDI 및 대기압상 이온화 질량분석법을 이용해 바이오 에너지 생산에 사용될 작물 및 미세조류를 직접 분석하고, 그 결과로부터 에너지원 대사물질의 프로파일을 쉽게 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 이를 통해 고효율 작물 선정, 재배 및 배양 조건의 최적화, 바이오 연료 생산과정에서 단계별 생산물의 구성성분을 분석 등에 활용될 수 있다. 2. 식물 표면 지질체 생합성 경로 이해 및 활용: 본 연구에서 개발한 depth profiling 질량분석법을 이용해 식물 표면층 대사물질의 3차원 공간상 분포와 화학적 정보를 동시에 제공할 수 있다. 이런 특이적인 왁스 대사물질 정보가 해당 식물 단백체학 또는 유전체학 연구결과와 접목될 경우, 왁스 대사물의 생산과 표면 분비 메커니즘을 이해하는데 유용하게 활용될 수 있다. 3. 차세대 다기능 이미징 분석시스템 개발: 본 연구에서 개발한 nanoDESI MS 기반 깊이 분석 시스템을 광학이미징 시스템과 접목하여, 3차원 대사물질 분포와 표현형의 상관관계를 동시에 분석할 수 있는 차세대 다기능 이미징 시스템 개발에 활용할 계획이다. ( 출처 : 요약문 4p ) |
