Fast Filter, Ion Probe, Calcium Ion, FURA-2, INDO-1
세포는 어떤 방식을 통해 외부 환경에 반응을 할까? 사람이 다른 사람들과 언어로 대화하듯 세포도 다른 세포들과 신호로 의사를 주고 받는다. 우리 몸에는 이런 세포간의 소통과 관련된 다양한 생체 현상을 유발시키는 생물학적 촉진제가 존재한다.
세포막 내부와 외부를 가로질러 존재하는 다양한 이온들이 이런 촉진제 역할을 하는데, 우리 몸에서 가장 일반적으로 사용되는 이온 전달자는 칼슙 이온이다. 칼슘 이온은 세포의 대사작용에 가장 중요한 역할을 하는 이온으로서 근육 섬유의 수축부터 호르몬의 분비까지 수많은 작용에 관여한다.1
살아있는 세포의 이온 농도 변화 관찰은 다양한 생체 작용과 관련된 생체 신호들의 정보를 얻기 위해 중요한 작업이다. 이를 위해서 이온과 결합하여 형광을 내는 FURA-2나 INDO-1과 같은 킬레이트 물질들 (그림 1)을 사용하여 관찰하는데, 이러한 형광 측정법은 시료 파괴가 없고 실시간으로 측정가능 하다는 장점이 있다.2
그림 1. Calcium Ion Probe의 분자 구조
(FURA-2 (a), INDO-1 (b))
형광 이온 표지자 시약들은 이온의 농도에 따라 형광 스펙트럼의 형태가 변화한다. (그림 2.) 이온이 결합되지 않은 스펙트럼에서의 파장과 결합된 스펙트럼에서의 파장 (FURA-2 : 340/380nm, INDO-1 : 405/480nm)의 형광 값을 추적하며 농도를 계산한다.3
하지만 체내 칼슘 이온의 농도 변화는 마이크로 초 단위로 진행되는데 반해, 일반적인 형광분광광도계는 파장 이동이 초 단위로 이뤄지기 때문에 정확한 측정이 어렵다.
그림 2. Calcium Ion의 결합 여부에 따른 스펙트럼
(FURA-2 (a), INDO-1 (b))
마이크로 초 단위에서 이온의 농도 변화를 측정하기 위해 ㈜ 신코에서 개발된 Fast Filter 시스템 (그림 3)으로 실험을 수행하였다. Fast Filter 액세서리는 Excitation, Emission 각각 최대 4개의 필터를 장착할 수 있고 최소 150ms 단위 간격으로 측정할 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 3. Fast Filter 액세서리 (a)와 Band Pass Filter Wheel (b)
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