Fast Filter, Ion Probe, Calcium Ion, FURA-2, INDO-1
세포는 어떤 방식을 통해 외부 환경에 반응 할까? 사람이 언어로 다른 사람들과 대화하듯 세포도 생체 신호를 통해 다른 세포들과 의사 소통 한다. 우리 몸에는 이런 세포간 소통과 관련된 생물학적 촉진제들이 다양한 생체 현상을 유발하고 있다.
세포막 내 외부를 가로질러 존재하는 다양한 이온들은 주요한 생체 촉진제이고, 그 중 칼슘 이온은 우리 몸에서의 가장 일반적인 이온 전달자이다. 칼슘 이온은 세포의 대사작용에 가장 중요한 역할을 하는 이온으로 근육 섬유의 수축부터 호르몬의 분비까지 수많은 작용에 관여한다.1
생체 작용과 생체 신호 정보를 얻기 위해서 살아있는 세포의 이온 농도 변화 관찰은 상당히 중요한 작업이다. 이온과 결합하여 형광을 내는 FURA-2나 INDO-1등의 킬레이트 형광 이온 표지자들 (그림 1)을 사용하여 관찰하는방법이 주로 사용되는데, 이 형광 측정법은 시료 파괴가 없고 실시간으로 측정 가능 하다는 장점이 있다.2
그림 1. Calcium Ion Probe의 분자 구조
(FURA-2 (a), INDO-1 (b))
형광 이온 표지자 시약들은 이온 농도에 따라 형광 스펙트럼의 형태가 변화한다. 이온이 결합되지 않은 스펙트럼에서의 최대 파장과 이온이 결합된 스펙트럼에서의 최대 파장 (FURA-2 : 340/380nm, INDO-1 : 405/480nm)의 형광 값을 추적하면 농도의 변화를 계산한다.3
하지만 체내 칼슘 이온의 농도 변화는 마이크로 초 단위로 진행되는데 반해, 일반적인 형광분광광도계의 그레이팅을 통한 파장 이동은 초 단위로 이뤄지기 때문에 정밀한 측정이 어렵다.
이 문제를 해결하기 위해 최소 150 마이크로 초까지 측정 가능한 Fast Filter 시스템 (그림 2)으로 실험을 수행하였다. ㈜ 신코에서 개발된 Fast Filter 액세서리는 Excitation, Emission 각각 최대 4개의 필터를 장착할 수 있어서, 급속한 농도 변화도 정확한 측정할 수 있다.
본 연구에서는 형광 분광 광도계 (FS-2)와 Fast Filter 액세서리를 사용하여 형광 이온 표지자와 결합된 캴슘 이온의 농도 변화 추이를 살펴보았다.
그림 2. Fast Filter 액세서리 (a)와 Band Pass Filter Wheel (b)
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