| 초록 |
생물학적으로 생성된 패각결정은 대부분 탄산칼슘으로 이루어졌으며 성장환경에 따라서 고유의 결정구조, 형태 및 기계적 성질등이 조절된다. 연체동물의 패각과 척추동물의 hydroxylapatite는 유사한 기능을 지니는 기관이며 biomineralization을 통해 이러한 기관이 형성될 때 가장 중요한 역할을 수행하는 것은 이들에 침입(intercalation)되어있는 결정내부단백질이다.특히 결정내부단백질은 연체동물의 패각결정형성시 고체구조의 특성을 결정하고 calcification과정에서 미세한 구조적 골격을 이룬다고 알려졌다. Biomineralization을 통해 형성된 참굴의 패각조직은 calcite mg당 약 0.5㎍의 단백질을 함유하며, 이러한 미량은 결정의 핵생성과 성장을 조절하고 객체 고유의 morphology와 약 3,000배이상의 강도를 갖추게 한다.또한 성년참굴의 진주층조직은 일정한 방향으로 배향되어 있으며 CaCO3 고체상과 organic matrix사이에 긴밀한 화학적,구조적 관계가 있다고 알려졌다.[1] Biomineralization을 통해 패각이 형성될 때 가장 일반적으로 받아들여지는 가설은 organic matrix가 결정이 연속적으로 성장할 수 있도록 거대분자로 이루어진 구조적 골격으로 형성되는 것이며 패각결정의 성장은 이러한 matrix template에서 epitaxial process에 의해 이루어지는 것이다.그리고 결정성장 조절 또한 거대분자군의 특정배열의 조절로 이루어진다는 것이다. 따라서 패각내에서 형성된 결정은 성장할 때의 구조적 골격의 공간적 모양에 의해 주로 결정된 것으로 보이는 독특한 형태를 가지고 있다.초기 패각의 성장세포는 단백질과 탄수화물로 주로 이루어진 세포와 구조적 골격을 형성하며 aragonite나 calcite는 미리 형성된 이와같은 골격내에서 핵생성과 성장이 이루어지게 된다. 따라서 결정형태를 조절할 수 있는 방법은 임의의 결정면과 선택적으로 상호작용하는 특정 거대분자군에 의해서이다.이것은 패각과 같은 유기체가 결정성장의 미세환경에서 정교한 제어를 함을 알 수 있다. 결정내부단백질의 영향을 받아 성장한 탄산칼슘은 일반적으로 균일한 크기와 특정결정축으로의 배향을 가지며 지표상의 탄산칼슘과는 완전히 다른 결정구조와 강도를 지닌다.일반적인 합성 탄산칼슘은 잘 발달된 104면으로 균열발전특성을 지니고 있지만 패각결정은 규칙없는 균열특성을 보인다.[2] 즉 결정내부단백질은 결정격자내 불연속점을 형성하게 되고 결정화도를 감소시키며 따라서 성장환경에서 침입된 미량의 단백질들이 패각내 고유의 결정조직에 영향을 미치게 된다.본 연구에서는 참굴패각의 특정 morphology와 polymorph형성에 미치는 결정내부단백질의 영향에 대해 고찰하였다. 투석과 FPLC를 통해 패각으로부터 분리정제된 단백질을 gel electrophoresis kit를 이용하여 각 층에 선택적으로 존재하는 분자량을 분획하여 결정성장실험에 이용하였다. 서로 다른 층에서 분리되었지만 같은 분자량분포와 아미노산 조성을 갖는 단백질은 패각형성시 같은 역할을 한다고 가정한 반면, mineral-phase-specific proteins은 특정층 고유의 형태와 결정구조 형성에 영향을 끼친다고 생각했다.한편 macromolecules의 배향에 대한 정보는 X-ray 또는 electron diffraction으로는 찾기어렵다. 따라서 본연구에서는 FTIR를 사용하여 실험적으로 형성된 결정의 배향과 ion-binding ligand에 대한 정보를 얻을 수 있었다.
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