강병화ㆍ박소연ㆍ임성필ㆍ오승수 고분자 과학과 기술 제 28 권 2 호 2017년 4월 113 에 따라 졸-젤 전이 sol-gel transition 를 일으킬 수 있다.27 또한, 단일 가닥의 DNA가 수은 이온에 의해 이중 가닥을 형 성하게 하는 T-Hg-T 결합을 이용하여 특정 이온을 탐지하는 센서로도 활용이 가능하다.28 시험관진화 기술을 이용하여 우리는 환경 변화에 의해 새 로운 거동을 보이는 핵산 분자기계를 발굴해낼 수 있다. 본 연구진은 2016년, pH에 따라 2차 구조가 바뀌는 DNA 분자 기계를 최초로 선별하여 이를 발표한 바 있다.29 이 DNA 나 노기계 PADNA 는 pH에 따라 Mipomersen을 방출/결합 할 수 있는 획기적인 능력을 갖추었다. 여기서 Mipomersen 은 콜레스테롤 수치를 낮춰주는 미국식약청의 승인을 최근 에 획득한 핵산 약물이다. 중성 환경 pH 7.5 에서 PADNA 는 DNA 혼성화를 통해 Mipomersen과 ...

특 집 114 Polymer Science and Technology Vol. 28, No. 2, April 2017 DNA나노기계의 제작과 응용 Fabrication and Application of DNA Nanomachine 정철희 | Cheulhee Jung Department of Molecular Biosciences, College of Natural Sciences, The University of Texas at Austin, 2506 Speedway, Austin, Texas 78712, USA E-maildamo363@gmail.com 정철희 2005 고려대학교 화공생명공학과 학사 2007 한국과학기술원 생명화학공학과 석사 2011 한국과학기술원 생명화학공학과 박사 2011 한국과학기술원 생명화학공학과 Post-Doc. 2011-현재 University of Texas at Austin Post-Doc. 1. 서론 생명체의 가장 기본적인 물질로 알려져 있는, DNA와 RNA는 현재 유전적인 정보로서 다양하게 연구가 되 고 있을 뿐만 아니라, Watson과 Crick에 의해서 A, G, C, T의 염기 서열이 밝혀지고 상호간의 반응과 구조가 분명하게 알려지면서, 고분자의 한 물질로서도 활발하게 연구가 진행�...

정철희 고분자 과학과 기술 제 28 권 2 호 2017년 4월 115 그림 1. a DNA의 화학적 구조와 상호 결합, b Toehold-mediated strand displacement의 원리. 그림 2. a DNA tweezer 원리, b DNA tile 을 이용한 rotational switch, c A three-state switch relaxed state 0 , closed state I , straightened state II 그림 3. a DNA 를 이용한 금 나노 입자의 침전 변화, b DNA 결합을 통한 하이드로겔의 강도 조절, c DNAzyme 을 이용한 자동적으로 작동하 는 DNA 나노기계. 이러한 혼성화를 기반으로해서, 공간적, 시간적 변화를 조 절하여, 다양한 DNA 구조나 동적인 DNA 나노기계들이 개 발되어 왔다. 이러한 분야를 DNA nanotechnology라고 부 른다.15,16 여기서는 DNA 나노기계를 중점적으로 다루려고 한다. 혼성화는 외부 환경 pH, 온도, salt, 빛 빛에 반응하는 물질을 이용 등에 영향을 받으며, 이 영향은 혼성화의 정도 차이를 야기 시킨다...

정철희 고분자 과학과 기술 제 28 권 2 호 2017년 4월 117 그림 6. a 세포 내에서 pH 변화를 모니터링하는 나노기계, b 두 종류의 miRNA를 AND gate를 이용해서 세포 내에서 진단하는 방법, c 특정한 blood 세포를 identification하는 DNA 회로. 그림 5. a Transducer DNA gate, b Amplifier DNA gate, c Threshold DNA gate, d AND와 OR 회로. 가능한, toe-hold mediated strand displacement 원리이며, 기본 원리는 앞선 그림 1a에서 보여진다. DNA 회로는 components와 settings에 따라서 나뉠 수 있고, component 는 온전히 DNA로만으로 혹은 효소의 도움으로 algorithm 을 수행하느냐에 따라 나뉘고, setting은 in vitro 혹은 in vivo 에 따라서 나뉜다. 현재까지의 DNA 회로의 종류를 살펴보면, 신호를 바꿔 주는 transducer, 신호를 증폭하는 amplifier, 다양한 신호를 인지하는 logic gates들 AND, OR 등등 , 특정 신호의 임계 값을 정해주는 threshol...

정철희 고분자 과학과 기술 제 28 권 2 호 2017년 4월 119 J. Mol. Biol., 297, 511 2000 22. Q. Li, G. Luan, Q. Guo, and J. Liang, Nucleic Acids Res., 30, e5 2002 23. D. Y. Zhang and E. Winfree, J. Am. Chem. Soc., 131, 17303 2009 24. I. Willner, B. Shlyahovsky, M. Zayats, and B. Willner, Chem. Soc. Rev., 37, 1153 2008 25. Y. Lu and J. Liu, Curr. Opin. Biotechnol., 17, 580 2006 26. H. Yan, X. Zhang, Z. Shen, and N.C. Seeman, Nature, 415, 62 2002 27. F. C. Simmel and B. Yurke, Appl. Phys. Lett., 80, 883 2002 28. P. Hazarika, B. Ceyhan, and C. M. Niemeyer, Angew. Chem., 116, 6631 2004 29. D. C. Lin, B. Yurke, and N. A. Langrana, J. Biomech. Eng., 126, 104 2004 30. G. Sicilia, C. Grainger-Boultby, N. Francini, J. P. Magnusson, A. O. Saeed, F. Fernández-Trillo, S. G. Spain, and C. Alexander, Biomater. Sci., 2, 203 2014 31. D. Yao, B. Wang, S. Xiao, T. Song, F. Huang, and H. Liang, Langmuir, 31, 7055 2015 32. Y. Chen and C. Mao, J. Am. Chem. Soc., 126, 8626 2004 33. J. -S. Shin a...