알칼리 금속 이온과 G-quadruplex 결합체에 대한 수용액상에서의 특성 비교 연구

G-quadruplex를 형성하는 DNA연속체는 텔로미어에서 발견된다. 지금까지의 연구 결과에 따르면 G-quadruplex는 다양한 유전질환과 암과의 상관관계가 있으며, 따라서 G-quadruplex에 대한 연구는 제약 개발 분야에서 활발하게 진행되고 있다. G-quadruplex는 두 개 이상의 G-tetrad들이 쌓여서 형성된 복합체를 의미하며, G-tetrad란 4개의 구아닌 염기들이 Hoogsteen의 수소결합 통해, 정사각형의 평면을 이룬 물질을 일컫는다. 이때, 알칼리 금속 이온이 G-quadruplex에서의 G-tetrad 복합체 형성에 중요한 역할을 한다는 선행연구 결과가 있다. 특히, 알칼리 금속 중 $K^+$이 가장 G-quadruplex와 결합을 잘 한다고 알려져 있는데 그 이유에 대한 분자적 관점의 설명이 이루어져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 먼저 G-quadruplex의 기본 구성 단위 구조인 G-tetrad와 알칼리 금속 결합체들의 수용액상에서의 구조적, 열역학적 특징을 정량적으로 비교, 분석하였다. 또한, 양자화학적 방법으로 계산된 수용액 상태에서의 결합구조에 대한 용매화 자유 에너지 계산을 수행하여 G-quadruplex 간의 자기 조립 (self-assembly) 현상을 설명하였다.