녹색 형광 단백질을 가진 해파리가 빛을 내는 원리를 칼슘 이온 결합에 따른 발광 단백질의 구조 변화와 형광 에너지의 내부 방출 기전으로 설명해 주세요.

Question

녹색 형광 단백질을 가진 해파리가 빛을 내는 원리를 칼슘 이온 결합에 따른 발광 단백질의 구조 변화와 형광 에너지의 내부 방출 기전으로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

평형해파리가 녹색 빛을 내는 과정은 칼슘 이온 결합에 의한 발광 단백질의 구조 변화와 녹색 형광 단백질로의 공명 에너지 이동에 의해 나타납니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.

평형해파리가 자극을 받으면 세포 내 칼슘 이온 농도가 순간적으로 높아져 해파리의 발광 단백질인 에쿠오린의 결합 부위에 붙으면, 에쿠오린 단백질의 입체 구조가 급격하게 변형됩니다. 구조가 바뀐 에쿠오린은 내부의 기질 물질을 산화시키는 촉매 역할을 하고 산화된 물질이 높은 에너지를 가진 들뜬 상태가 되는데, 이 에너지가 바닥 상태로 떨어지면서 청색 빛을 방출하게 됩니다.

실제 살아있는 해파리 체내에서는 청색 빛이 빛의 형태로 직접 방출되지 않습니다. 에쿠오린으로부터 에너지를 전달받은 녹색 형광 단백질 내부 중심의 발광단이 순간적으로 들뜬 상태가 되었다가 들떴던 발광단이 다시 안정된 바닥 상태로 돌아가면서 에너지 차이 만큼이 녹색 형광으로 전환하여 외부로 방출하게 되는 것입니다.