재조합단백질 GRP_BA 및 GG1234를 이용한, 상온상압조건에서의 In vitro 탄산칼슘 결정화

The exquisite structure and attractive biological properties of biominerals have great potential and increased interest for use in a wide range of medical and industrial applications. Calcium carbonate biomineralization, mainly controlled by shell matrix proteins, has been used as a representative model to understand the biomineralization mechanism. In this study, in vitro calcium carbonate crystallization was carried out under room temperature and atmospheric pressure using recombinant shell matrix protein GRP_BA and artificial shell matrix protein GG1234. Both proteins inhibited the growth of typical rhombohedral calcite crystals in the calcium carbonate crystallization using $CaCl_2$ solution and $(NH_4)_2CO_3$ vapor, and spherulitic calcite crystals with rosette-like structures were synthesized in both the presence of GRP_BA and GG1234. These results might be caused by the properties of block-like domain structure and intrinsically disordered proteins. We expect that this study can contribute to enhance understanding of the calcium carbonate biomineralization controlled by shell matrix proteins. 바이오미네랄의 독특한 구조 및 생물학적 물성은 다양한 의료 및 산업용 분야에서 활용할 수 있는 뛰어난 잠재력을 지니고 있어 최근 관심이 증대되고 있다. 껍질 메트릭스 단백질에 의해 조절되는 탄산칼슘 생광물화는 이러한 바이오 미네랄의 생성 메커니즘을 이해하기 위한 대표적인 모델로 활용되고 있다. 본 연구에서는 진주조개 프리즘층에 존재하는 껍질 메트릭스 단백질인 GRP_BA 재조합단백질과 껍질 메트릭스 단백질의 특성과 유사한 인공단백질 GG1234를 이용하여, 상온상압 조건에서 in vitro 탄산칼슘 결정화를 진행하였다. 대표적인 탄산칼슘 결정화 방법인 $CaCl_2$ 용액과 $(NH_4)_2CO_3$ 증기를 활용하였을 때, 두 단백질 모두 상온상압 조건에서 전형적인 능면체의 방해석 결정 성장을 저해하였고, 하위단위의 작은 방해석 결정이 뭉쳐진 장미모양리본 형태의 구형 방해석 성장을 유도하였다. 이러한 실험결과는 두 단백질에서 나타나는 블록으로 구성된 무정형 단백질의 특성에 의해 야기된 것으로 추정되며, 이러한 측면에서 본 연구는 껍질 메트릭스 단백질에 의해 조절되는 탄산칼슘 생광물화 현상의 이해를 높이는 데 기여할 것으로 판단된다.