Amyloid protein is one of the target substances causing diverse neurodegenerative disorders, such as Alzheimer’s disease. Recently, the hypothesis that initial and intermediate oligomers cause cellular toxicity has drawn attention. However, understanding formation of amyloids is hampered due to structural polymorphism and complexity of reactions. In addition, assemble-averaged analytic approaches widely adopted has limitations on distinguish detailed molecular process occurred simultaneously. In this dissertation, early-stage dynamic behaviors are revealed by graphene liquid cell electron microscopy. Instability of intermediate fibrillar species is directly observed. To imitate the physiological condition for early-stage of amyloid formation, liquid-flowing graphene chips are developed. By using developed platforms, the dynamic equilibrium growth process is revealed with multimodal analytic approaches. These newly suggested graphene liquid cell platform and techniques are expected to contribute unveiling the diverse molecular processes which are inaccessible with other techniques.
알츠하이머 질병으로 대표되는 아밀로이드 단백질은 체내에 비정상적인 축적으로 다양한 퇴행성 질환을 일으키는 물질 중 하나로, 최근 초기 생성물이 독성을 유발한다는 가설이 주목을 받고 있다. 하지만, 아밀로이드의 구조적 다양성 및 반응의 복합성은 초기 형성과정을 이해하는데 어렵게 만들며, 기존의 평균화된 분석 방법으로는 분자 단위에서 발생하는 현상의 세부적인 과정들의 관찰이 불가능하다는 한계가 있다. 본 학위 논문에서는 그래핀 액상 전자현미경 기술을 이용하여 초기 아밀로이드 물질들에서 발생하는 현상들의 분자단위 규명을 하고자 한다. 아밀로이드 중간 섬유 상에서의 불안정성에 대한 규명을 하였으며, 초기 형성과정 구현을 위한 그래핀 액상 유동 칩을 개발하였고, 이를 활용하여 아밀로이드 초기 생성물의 동적평형 성장 거동 과정을 규명하였다. 본 연구를 통해 제시한 그래핀 액상 셀 플랫폼과 분석법들은 그 동안 관찰이 어려웠던 분자 반응 과정들의 직접 관찰과 규명에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
