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Multiplexed and Scalable Super-Resolution Imaging of Three-Dimensional Protein Localization in Size-Adjustable Tissues

  • 작성자

    관리자
  • 작성일자

    2017-01-01
  • 조회수

    422

Multiplexed and Scalable Super-Resolution Imaging of Three-Dimensional Protein Localization in Size-Adjustable Tissues


홍성철, 이준석 (한국과학기술연구원 분자인식연구센터)

 

  포유동물의 뇌는 수 천 가지의 세포들이 기능적 네트워크를 이루며 연결되어있다. 이러한 복합체의 상관관계를 이해하기 위해서는 세포 간의 연결성을 찾는 것 뿐만 아니라, 개별 세포 내에서 동시에 일어나는 단백체들의 반응을 규명하는 것이 필요하다.

  최근 항체 라이브러리 기술의 발달로 70% 이상의 인간 단백체와 그에 상응하는 세포 구조를 탐지할 수 있게 되었다. 또한 다채널 고분해능 현미경의 등장으로 개별 세포 내에서 극히 작은 구조체를 동정하는 것도 가능해졌다. 그러나 이렇게 관찰된 세포 이하 크기의 구조체들을 세포보다 큰 스케일에서 재건하고 세포 간의 관계를 살펴보는 기술은 아직 발전해야하는 부분으로 남아있다.

미국 MIT의 정광훈 교수 연구진은 하이드로겔과 세포조직을 혼성시키는 방법을 통해 3차원적으로 단백체의 구조를 보존하면서도 가역적으로 팽창시키는데 성공하였고, 이를 활용해 세포간의 연결성을 조직 수준에서 관찰하였다

  먼저 세포 조직에 고농도의 Acrylamide를 처리하면, 1차 아민과의 반응을 통해 단백질의 가교현상을 약화시키게 된다. 이후 중합반응을 통해 조직과 하이드로겔을 혼성물로 변화시키면 그 구조를 유지하면서 4-5배 가량 가역적으로 팽창이 가능하게 된다.

  해당 기법은 심장, , 척수 등 다양한 조직에 적용할 수 있었다. 또한 상용화된 항체를 사용하여 면역표지한 결과, 항체 122종 중 100종이 사용가능했으며 항체가 표지할 수 있는 51개의 표적 중 43개를 이미지화 할 수 있었다. 팽창된 조직은 기존의 이미지보다 향상된 이미지를 제공하였는데, 60 nm의 측면 분해능을 보였고 최대 8 mm 두께의 샘플까지 관찰 가능하였다. 추가로 연구진은 고분해능 현미경을 통한 뇌 투사 및3차원 구조 영상을 구현하였다. 쥐의 전체 뇌를 7일 간 선형적으로 4배 가량 팽창시킨 후, 신경 섬유의 다채널 이미지를 획득할 수 있었다.

  MAP(Magnified Analysis of The Proteome)이라고 명명된 이 기법은 단백질 분해효소 없이 다양한 장기들에 적용할 수 있고, 가역적으로 사이즈를 조절할 수 있는 등 간편하고 적용범위가 넓다는 장점을 갖고 있다. 기존의 이미징 기술들과 접목하여 생물학 시스템 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.


논문 출처 : Nat Biotechnol  2016; 34, 973-81

저자 : Ku T, Swaney J, Park JY, Albanese A, Murray E, Cho JH, Park YG, Mangena V, Chen J, Chung K 

 


 

 

그림 1. MAP의 원리 및 절차에 관한 개념도


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