| 초록 |
연구개요 본 연구는 생체 내 화학반응 메커니즘 규명과 다양한 생명과학현상을 생분자의 이성질체 구조로부터 이해하기 위한 분자적 관점에서의 기초 연구이다. 생분자는 다양한 화학적 상호작용에 의해 이성질체 구조의 변화를 유도하고 이러한 결과는 그들의 생물학적 기능에 영향을 미친다. 따라서 생분자의 구조 연구는 상당히 중요한 측면에 있다. 이에 본 연구진은 고분해능 질량 분석법과 적외선 분광학을 접목한 질량 선택적이고, 구조 선택적인 기술로 기체상에서 생분자의 이성질체 구조를 관찰하고자한다. 또한 기체상 연구 결과는 양자 이론 계산과 비교하여 보다 정확한 생분자의 이성질체 구조를 분석하고 전자들뜬상태에서의 반응 동역학에 대한 연구를 통해 생분자의 근본적인 특성을 확인할 것이다. 나아가 본 연구의 응용에서 레이저를 이용하여 결정 배열의 구조 변환 메커니즘을 규명하여, 최종적으로 생분자의 구조/기능 상관관계에 대한 핵심적인 단서를 제시하고자 한다. 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 기체상에서의 다양한 레이저 분광학 기술을 이용한 생분자의 이성질체 분리 및 이성질체 구조를 분석하고자 한다. 기체상에서 분리된 생분자의 이성질체 구조를 확인하기 위해서 구조 분석에 강력한 기술인 적외선 분광학 연구를 적용할 것이다. 이는 생분자의 구조변화에 미치는 다양한 상호작용이 대부분 수소결합으로 이루어져 있기 때문에 적외선 분광학은 구조분석에 아주 핵심적이라고 할 수 있다. 이는 본 연구진이 제시하는 기체상 질량분석법과 양자이론계산을 접목한다면 생분자의 이성질체 구조를 선택적으로 분리하고 보다 정확한 구조를 분석 할 수 있다. 특히, 작은 생분자 연구에 국한 되었던 기존 연구의 실험적 한계를 극복 할 수 있는 고온조건에서의 펄스밸브 시스템을 개발하고 최적화 하여 다양한 사이즈의 생분자에 대한 연구를 수행하고자 한다. 또한 기체상에서의 연구 결과와 단결정 X-선 회절 분석을 통한 생분자의 결정 구조를 비교하면서 본 연구의 응용 가능성에 대해서도 제시한다. 본 연구의 구체적인 연구 내용은 다음과 같다. · 1차년도: 기체상 생분자 구조 분석을 위한 기체상 적외선 분광학 연구 - 고효율의 냉각조건을 갖춘 고진공 장비 및 레이저 시스템 최적화 - 고분해능 질량분석기의 죄적화 - 고온조건 (450 °C 이상) 에서의 펄스밸브 시스템 개발 및 최적화 - 지문 영역에 대한 적외선 분광학 연구 수행 - 고온조건에서의 생분자의 전자들뜸스펙트럼 측정 · 2차년도: 작은 생분자의 이성질체 구조 분석 및 양자 계산 수행 - 작은 생분자의 진동전이 스펙트럼 분석 및 이성질체 분리 - 지문 영역의 적외선 분광학을 통해 이성질체의 선택적인 구조 분석 및 수소결합 패턴 관찰 - 양자계산을 통한 전자 들뜬상태의 수명 및 반응 동역학 연구 수행 · 3차년도: 거대 생분자에 적용 및 응용 연구 - 거대 생분자의 기체상 분광학 연구 수행: 수소결합 관찰을 통한 구조 분석 - 결정 구조/배열 분석: X-선 회절 분석을 통한 이성질체 구조 확인 - 기체상의 이성질체 구조와 X-선 회절 분석을 통한 결정구조의 상호보완적 결과 해석 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구진은 적외선 분광학 기술을 이용하여 수행한 결과를 토대로 국제적으로 저명한 학술지에 다수의 논문을 발표 할 것이다. 또한 생분자의 기체상과 X-선 회절 분석을 통한 결정의 상호보완적 비교 연구는 단백질-구조 이해 및 생명현상 연구에 크게 기여 할 것이다. 또한 본 연구과제가 성공적으로 수행된다면 생분자에 대한 분자수준의 정보를 제공하여 다기능성 배위 고분자나 나노 소재의 개발에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 관련 분야 산업 발전과 고급 전문 인력 양성에 기여 하고 특히, 반응 동역학 및 연구개발 분야에 있어서 선두적인 역할을 수행 할 수 있을 것으로 기대된다. (출처 : 요약문 2p) |
