KISTI, 가장 안정적인 고분자의 구상구조 특징 규명

[충청뉴스 이성현 기자] 한국과학기술정보연구원(KISTI)이 가장 안정적인 고분자의 구상구조 특징을 규명했다고 23일 밝혔다.

이번 연구는 KISTI를 비롯해 세종대, 프랑스 국립과학연구센터(CNRS), 콜레주 드 프랑스(College de France)와 공동연구로 진행됐따.

이번 연구에서 공동연구팀은 양전하와 음전하를 가지는 입자들이 무작위로 연결된 고분자인 중합양성전해질(polyampholyte)에서 가장 안정된 고분자 구조의 모양을 알아냈다.

중합양성전해질과 같이 전하를 띤 고분자가 수용액에 담겨져 있는 경우, 고분자는 ‘진주목걸이’의 모양과 유사하게 여러 개의 구상구조가 연결된 형태로 존재할 수 있다.

이때 고분자를 이루는 입자가 가지는 전하의 서열이 규칙적이냐 아니면 무작위적이냐에 따라 만들어지는 진주목걸이의 크기와 모양이 달라진다는 게 연구팀 설명이다.

전하 서열이 규칙적으로 분포한 경우에는 진주목걸이를 이루는 진주의 크기가 거의 동일한 반면 전하가 무작위로 분포하는 경우에는 크기가 제각각인 진주들로 구성된다. 즉, 전하 분포에 무질서가 도입되면 대칭구조가 깨지는 것.

이번 연구에선 에너지를 최소화하는 방법 중의 하나인 심플렉스(simplex) 방법을 이용해 비대칭 구조를 갖는 진주 목걸이 중에서 큰 진주 하나와 작은 진주 여러 개로 이뤄진 형태가 가장 낮은 에너지를 갖는 구조임을 처음으로 밝혔다.

공동연구팀은 이론 결과를 확인하기 위해 KISTI 슈퍼컴퓨터 5호기 누리온을 활용해 무작위 전하 서열을 가지는 중합양성전해질의 진주 크기 분포를 분자동역학 시뮬레이션을 진행해 이론과 동일한 결과를 얻었다.

KISTI 슈퍼컴퓨팅응용센터 정영균 책임연구원은 “중합양성전해질의 전하서열이 일단 정해지면 구상구조의 크기와 개수가 수용액 내에서 특정하게 정해지지 않고 열적요동 때문에 시시각각 변하는데, 이러한 특성은 고유한 구조나 특정한 형태가 정해져 있지 않아 단백질 전체가 비정형인 비정형단백질이나 일부만 비정형인 비정형부분의 물리적 특성을 연구하는데 적용될 수 있다”고 설명했다.