Multivalent interaction, the clustered binding can achieve highly enhanced affinities with cooperation of many interaction pairs. While the binding of an individual pair remains reversible, the binding between multivalent biomolecules can become nearly irreversible. Multivalent interactions, especially on the interfaces, are easily found in diverse natural systems. Although concept of multivalent interaction has been widely applied to diverse fields, the underlying principles of the multivalent effect have yet to be revealed. Precise valency control on surface is crucial for a deeper understanding of the concept. In this study, surfaces with accurate surface ligand valency were fabricated to further understand and utilize multivalent interaction. I first fabricated 2D surface that can provide accurate surface ligand valency by modifying surface with avidin oligomer. With an orientation controlled and discrete valency of the surface ligand, this can be a platform to understand details of multivalent interaction. Gold nanoparticle with exact protein valency was also constructed using dynamicity and cooperativity of multivalent interaction. These gold nanoparticles with accurate valency are expected to be used as a probe for direct visualization of multivalent interaction in solution state.
여러 개의 결합 쌍들이 모여 이루어진 다가 상호작용은 결합 쌍들의 협력을 통하여 고도로 향상된 결합력을 이룰 수 있다. 다가 생체 분자들은 결합 개별의 가역성은 유지하면서 총괄적 결합으로서 비가역적인 결합을 가지기도한다. 특히 계면 상에서 다중 결합을 이루는 예는 자연계에서 쉽게 찾을 수 있다. 다중 결합은 다양한 분야에서 이용되고 있지만 이러한 효과의 근본적인 원리는 아직 밝혀지지 않은 부분이 많다. 표면에서의 정확한 결합가를 제어하는 것은 다중 결합 개념을 더 제대로 이해하는데 필수적이다. 본 연구 논문에서는 다중 결합을 더욱 이해하고 활용하기 위하여 정확한 개수의 생체 분자 리간드를 제공하는 표면을 개발하였다. 먼저, 아비딘 올리고머와 이에 상응하는 표면 제어를 통하여 정확한 결합가를 제공할 수 있는 표면을 제작하였다. 이 표면은 결합된 생체분자의 방향성과 개수를 조절함으로써 다가 상호작용의 복잡한 세부사항들을 이해하기 위한 플랫폼으로 활용될 수 있다. 또한 다중결합의 특징인 가역성과 협력성을 이용하여 단백질 및 펩타이드의 개수가 조절된 금 나노 입자를 제작하였다. 정확한 개수의 결합가를 가지는 금 나노입자들은 솔루션 상에서의 다가 결합의 영향을 영상화 시켜주는 프로브로서의 역할을 수행할 수 있을 것이라 기대한다.
