2007년 6월 20일 수요일

NMR spectrometry 개요 (NMR 분광법) (from 일본 wiki 번역)

피관측 원자의 라모아 주파수는 동위원소의 종류와 외부 자기장의 강도에 의해 거의 정해지지만, 동일 동위원소의 원자핵에서도 시료중 각 원자의 자기적 환경에 의해 미세하게 다르기 때문에, 그로부터 분자 구조 등에 관한 정보가 얻어진다. 하나의 NMR spectre에 관측되는 주파수 범위는 비교적 좁고, 한 종류의 동위원자만의 시료중의 상태를 반영한 것이 된다. 즉 NMR은 동위원소 종류에 선택적인 측정법이다.

분광법이기 때문에 얻어지는 데이타는 횡축이 주파수에, 종축이 강도의 spectre 가 되다. 그러나, 어떤 원자의 공명 주파수는 외부 자기장의 강도에 비례해 변하고, 그 피관측 원자 고유의 성질로는 되지 않는다. 그렇지만,

(피관측 원자의 라모아 주파수 - 기준 주파수)/(자기 회전비 × 외부정 자장 강도)

로 정의되는 화학 쉬프트는 피관측 원자 고유의 값이 되기 때문에, NMRspectre의 횡축은 화학 쉬프트로 표현하는 것이 일반적이다. 공명 위치에 나타나는 peak를 가리켜 단지 peak 또는 신호 (signal)라고 부른다.

주로 측정 대상이 되는 원자는 수소 또는 탄소(통상의 12 C에서는 없는 핵 스핀을 가지는 동위체 13 C를 측정한다)이고, 이들에 관해서는 방대한 자료가 존재한다. 수소원자를 대상이라고 하는 것을 1 H NMR(프로톤 NMR), 탄소 원자를 대상이라고 하는 것을 13 C NMR이라고 부른다. 그 밖의 원소에 관해서도 핵 스핀을 갖고 있기만 하면 원칙적으로는 측정 가능하고, 현대의 유기 화학에서는 가장 많이 사용되는 분석 방법의 하나이다. 유기화합물의 동정이나 구조 결정에 매우 유용하다. 또 X-ray결정법과 더불어 구조생물학의  강력한 무기이다. 측정하는 핵종의 자기 회전비 나 천연 존재비, 전기4 극자모멘트 등의 차이에 의해 감도나 선폭이 다르다.

2007년 6월 17일 일요일

NMR이란? (일본 wiki의 번역)

핵자기공명 (NMR, Nuclear Magnetic Resonance)

외부의 자기장 (magnetic field)에 놓인 원자핵이 고유의 주파수의 전자파와 상호작용하는 현상이다. 이 고유의 주파수가 분자내에서 그 원자의 환경에 의해 미세하게 변화하는 것을 이용하여 물질을 분석하는 방법을 핵자기공명분광법 라고 부른다.

원자번호와 질량수가 모두 짝수가 아닌 원자핵은 0이 아닌 핵스핀양자수I 와 자기쌍극자모멘트를 가지는데 그 원자는 작은 자석으로 간주할 수 있다. 자석에 대해 자기장을 걸면 자석은 자기장 벡터의 주위를 일정 주파수에 세차 운동 한다. 원자핵도 마찬가지로 자기쌍극자모멘트가 세차 운동을 일으킨다. 이 원자핵의 자기쌍극자모멘트의 세차운동 주파수는 라모아주파수 (Larmor frequency)라고 불린다. 이 원자핵에 대해 라모아주파수와 같은 주파수에 회전하는 회전 자기장을 걸면 자장과 원자핵의 사이에 공명이 일어난다. 이 공명 현상이 핵자기공명 (Nuclear Magnetic Resonance, NMR )이라고 불린다.

자기장중에 놓인 원자핵은 제만효과에 의해 자기장의 강도에 비례하여, 일정한 에너지 차이를 가진 2I+1 개의 에너지 상태를 얻는다. 이 에너지의 차이는 정확히 주파수가 라모아주파수의 광자를 갖는 에너지와 일치한다. 그때문에 공명시에 있어서 전자파의 흡수 혹은 방출이 일어나고, 이것에 의해 공명 현상을 검지할 수 있다.

핵자기공명은 발견 당초에는 원자핵의 내부 구조를 연구하기 위한 실험적 수단이라고 생각되었다. 그러나, 이후에 원자핵의 라모아주파수가 그 원자의 화학결합상태 등에 의해서 미세하게 변화하는 것(화학 쉬프트)이 발견되었다. 이것에 의해 핵자기공명을 물질의 분석, 동정의 수단으로서 사용하는 것이 고안되었다. 핵자기공명에 의한 spectre를 얻는 분광법을 핵자기공명 분광법 (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)라고 부른다. 핵자기공명 분광법도 간단히 NMR로 약칭한다.

핵자기공명에 있어서 공명완화시간은 그 원자핵이 속하는 분자의 운동 상태를 반영한다. 생체를 구성하고 있는 주요 분자는 물이지만, 물분자의 운동은 그 물분자가 체액중인 것인지 장기안인 것인지에 의해 다르다. 따라서 이것을 이용해 체내의 장기의 형상을 아는 것이 가능하다. 이것을 컴퓨터 단층 촬영법에 응용한 방법이 핵자기공명화상법 (MRI)이다.

원자의 구성: 전자 + 핵 (핵은 양성자와 중성자로 구성),
cf) 원자번호 = 전자수 = 양성자수
    질량수 = 중성자수 + 양성자수
     동위원소 = 원자번호(=양성자수=전자수)는 같으나 중성자수가 달라서 질량수가 다른 두 원소

자기쌍극자 [磁氣雙極子, magnetic dipole]:  크기가 미세하여 원자구성입자 정도의 크기를 갖는 소형의 자석.

자기쌍극자모멘트 (magnetic moment or magnetic dipole moment ) : 자기쌍극자의 세기는 자기쌍극자 모멘트로 주어지는데, 이것은 어떤 자기장이 주어졌을 때 나란하게 정렬하는 능력을 나타낸다.

2007년 6월 13일 수요일

Journal impact factor에 대한 (어느 교수님의) 생각

지난 번 포스트 과학 저널도 문어발 확장 시대? Nature vs PLoS 를 쓰고 났더니 저널 임팩트 팩터를 검색하다가 이 블로그에 오시는 분들이 여러분 계시더군요. 그래서 그 검색어를 따라갔다가 KAIST 이상엽 교수님께서 BRIC과 인터뷰하신 내용을 보게 되었는데 임팩트 팩터에 해당하는 내용만 조금 소개하려고 합니다.


Impact factor에 대한 생각

아시아의 과학기술이 너무나 서구 기술에 의해 좌지우지 되는데 대표적인 예가 impact factor이다. 나도 ISI(Institute for Scientific Information)사로부터 "Citation Classic Award"를 받은 사람이기 때문에 이 부분에 있어서는 자신 있게 얘기 할 수 있다. 전 세계가 ISI사하고 일부 과학자들의 정치적 게임에 놀아나고 있다고 본다. 좋은 논문이란 우선 자기가 쓰고 만족하는 논문이고 남들이 읽어보고 좋은 논문이라고 인증하는 논문이다. 인증을 받았다는 것은 Nature에 발표했다고 되는 것이 아니라, 그 분야를 전문으로 다루는 저명한 국제학회에서 keynote speaker나 invited speaker로 초청되었는지를 보면 알 수 있다. 그런 학회는 300여명의 청중을 모아놓고 발표를 하는 곳이므로 아무나 초청하지 않는다. 그 분야에서 가장 최신이면서 관심을 받는 내용이어야 가능하기 때문이다.

Impact factor가 높은 저널이 일반적으로 좋은 저널이라는 것은 나도 동의하지만 impact factor가 전부인 것처럼 얘기하는 것은 잘못되었다고 본다. 생물공학분야에서는 biotechnology & bioengineering지가 가장 좋은 저널이다. 그러나 impact factor는 2점을 조금 넘는다. Reject ratio가 지금은 70% 정도인데 예전에는 85%를 넘는 적이 있었다. 어떤 저널은 reject ratio가 90%가 넘는다고 하지만 impact factor가 20, 30점 되는 저널과 비슷한 수준으로 선별된 논문이 게재가 되는 것이다. 정통 화학공학에서는 논문을 내는 사람수가 적게 때문에 impact factor가 1점 넘으면 엄청 좋은 저널이다. 생물처럼 연구하는 사람이 많으면 저널이 많고 논문도 많아 서로 교차인용을 해서 impact factor가 자연적으로 올라가는 것이다. 정부 관리나 신문 기자들은 자기 분야가 아니므로 잘 몰라서 impact factor만을 기준으로 얘기를 하지만, BRIC에서 이런 문제를 제대로 잡아주면 좋을 것 같다.

"한국을 빛내는 사람들" 서비스도 지금 좋기는 하지만 객관적으로 좋은 논문을 소개할 수 있도록 개편하는 방안을 고려해 보길 바란다. 우리가 지난 2003년에 "Combined transcriptome and proteome analysis of Escherichia coli during the high cell density culture" Biotechnol. Bioeng., 81(7) : 753-767 (2003)이란 논문을 발표하였다. 아직 공식 발표된 것은 아니지만 biotechnology & bioengineering의 associator가 자체 회의에서 이 논문이 2003년도 최우수 논문으로 추천 될 것 같다고 얘기를 해왔다. 처음에 이 논문을 nature지에 보냈다가 너무 응용성이 강하다는 이유로 reject되었다. 그래서 biotechnology & bioengineering에 발표되었다. 데이터 그림이 너무 작아서 표지화면에 실릴 수 없는 것을 editor도 가장 아쉬워한 부분이다. 이런 논문은 내가 발표하고도 아주 자랑스고 어디에 내놓아도 자신 있는 논문이다. 바로 그런 것이 중요한 게 아닌가 생각한다.


물론 한국 사회가 점점 투명해져가면서 객관적인 평가의 기준이 필요하고 거기에 그나마 잘 맞는 평가 지표의 하나가 impact factor라는 것에는 동의를 하지만 요즘처럼 식품을 하는 사람도 CNS에 논문을 내야한다는 이야기가 나오는 것은 좀 문제라고 봅니다. 사실 이미 CNS라는 용어자체가 임팩트 팩터가 높은 세개의 저널을 뜻하는 것이니까 그 패러다임 안에서의 이야기지만 말입니다.

그래도! 논문 실적을 보고할 때 자기가 투고한 논문의 impact factor를 적어내라는 요구가 많기 때문에 그것을 찾아봐야합니다. 그게 궁금한 분들은 아래의 사이트를 참고하세요. 아마 subscription한 기관이나 학교가 아니고서는 안보일 것입니다만...

http://portal.isiknowledge.com/

곧 2006년도 임팩트 팩터가 나올 때가 되었습니다...^^

2007년 6월 12일 화요일

중천

중천을 봤다. 내가 가장 아끼는 후배들, 하나도 아닌 둘과, 관련된 영화고, 영화의 시작 전부터 화제의 중심에 섰었지만 결국 참담한(?) 실패로 끝났던 영화, 중천.

솔직히 말하자면 영화는, “생각보다” 괜찮았다. 여기서 “생각보다”라는 것은, 내가 외국에 있기 때문에 영화보다는 영화평을 먼저보는 관계로 혹평을 받은 경우는 기대 수준을 낮춰잡기 때문이다. 대게 관객평이 좋은 경우의 기대수준이 제일 높고, 평론가 평이 좋은 경우는 중간, 둘 다의 평이 안좋으면 당연히 기대수준이 제일 낮은데, 중천의 경우는 마지막에 해당되었다.

(마음 속으로 비교하기로 마음먹은 영화는 <비천무>. 그러고 보니 비천무도 내 동창의 오빠가 만든 영화였는데, 여러가지로 비슷한 면이 있다. 무협활극에, 비주얼에서 호평받고 스토리로 욕먹고, 김희선 vs 김태희 등등… 내가 보기엔 중천의 경우는 비천무보다는 낫지 싶다. 단지 기술적인 진보만을 이야기하는 것은 아니고.)

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(중천 덕에 다시금 주목받은 비천무, 사실 나는 비천무도 그리 나쁘진 않았다.)

중천을 한마디로 평하자면, “어정쩡하다”고 하겠다. 중천은 정말 어정쩡했다.

중천에 대한 가장 많은 비난이 스토리인데, 한 두 페이지짜리 시놉시스만 놓고 보자면 그렇게 나쁜 시나리오는 아니라는 생각이다. 일단 이해하기 쉽다. 이해하기 쉬운 것은 중요하다. 이런 판타지물 중에는 스토리를 따라가지 못해서 문제가 되는 경우가 많기 때문이다. (만화로 비천무를 보지 못했던 나는 지금도 그 이야기가 뭘 하자는 것인지 기억을 못한다.) 하지만 여기서 이해하기 쉽다는 이야기는 중천의 대강의 줄거리일 뿐이다. 한 여인을 사랑하는 남자가 중천에서 여인과 옛동료들 사이에서 싸운다는…

문제는 이걸 두 시간 (실제 러닝타임은 100분 조금 넘는 정도?) 동안 밀도있게 이야기하기인데, 그러러면 줄거리만 가지고는 안된다. 디테일이 부족했다고 이야기하는 사람들이 있는데 디테일보다는 짜임새가 없었다.

게다가 가장 어정쩡했던 것은 정통사극으로 갈 것인지, 아니면 형사나 다모같은 퓨전사극(?)으로 갈 것인지 확실하지 못했다는 점이다. 사실 이 지점이 제일 아쉬웠는데 배우들의 연기력이 떨어진다, 대사가 나쁘다, 이야기의 디테일이 없다고 하는 비판들이 이것과 맞물려 있는 것이 아닌가 싶다. 중천의 스토리는 누가 봐도 전형적이다. 내 생각에는 너무나 전형적인 스토리를 줄거리로 잡았다면 당연히 정통 사극, 차라리 신파라고 하더라고 그쪽으로 갔었어야하지 않나 싶다. 대부분 중천에서 “깨는 장면”들은 정통과 퓨전 사이에서 오락가락하는 부분이 아니었나 싶다.

그리고 마지막으로 하나 만 더 언급하자면, 조금 심하게 말해서 우리나라에서 판타지는 어렵다. 언젠가 여기에 대한 글을 쓴 적이 있는데 우리나라 역대 흥행 10위와 미국 역대 흥행 10위를 비교해보면 너무나 다르다. 우리나라에서 성공한(?) 영화들은 대부분 리얼리즘적인 (그것도 근대나 현대 배경의) 영화다. (거의 유일한 예외에 가까운 <괴물>에 박수 한 번 짝짝!) 그에 비해 헐리욷의 흥행 영화들은 소위 공상과학 판타지물들이 대부분이다. 조악하게 요약하면 헐리욷은 창의적이고 충무로는 현실비판적이다.

이건 경제적인 부분에서도 비슷한데 미국이 창의성으로 무장한 신기술, 신개념으로 시장을 창출해나간다면, 한국은 기존의 기술(현실)을 잘 버무려서 시장을 잠식하는 방식이다. 이런 의미에서 중천은 우리가 못하던 것, 도전하지 못하던 것에 대한 유의미한 시도였지만 그 실패의 여파가 오히려 앞으로 더 그런 도전을 어렵게 만드는 것은 아닐까 걱정도 된다. (여기에 D-War까지 망한다면??? 심형래 화이팅!)

중천의 비주얼에 대해서는 연기나면서 사람나오는 장면 빼고는 정말 대단한 발전이다. 게다가 우리의 기술이라고 하니 뭐 여기에 대해서는 많은 사람들이 찬사를 보내고있고 엊그제 대종상도 받고 했으니 더 이상 이야기할 필요는 없을 것 같다. (나름 당시 최고 흥행작이던 은행나무침대와 기술적인 진보를 비교해보면 어떨까?)

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(이런 장면 좋던데...)

난 김태희를 작년 여름에 열흘 동안 고국방문했을 때 본 휘발류 선전말고는 본 적이 없어서 김태희의 연기가 어떤지는 잘 모르겠다. 사람마다 자기의 연기 스타일이 있으니까. 하지만 분명한 것은 캐릭터가 아주 모호했다는 것 (듀나는 코믹하게 가려고 했을 것이라고 했던데). 그리고 입을 너무 많이 벌리고 있다는 것.

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 (태희씨, 입 연기만 조금 더 보완하시길!!!)

차라리 절절한 순애보에 집중하고 수애를 캐스팅했으면 어땠을까...

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(드라마를 안보기 때문에 해신은 못봤지만 이런 스토리엔 왠지 수애씨가 어울릴 것 같은데...)

2007년 6월 9일 토요일

분자생물학관련 단백질, DNA 농도 변환 프로그램

분자생물학과 관련된 프로그램 중에 아래의 사이트에 소개된 프로그램은 여러가지로 유용합니다.
   
1. Conversion: weight - moles (for proteins).
   분자량을 알고 있는 단백질의 농도를 측정한 다음 그 무게와 농도를 변환해 주는 프로그램입니다.

2. Conversion: weight - moles (for nucleic acids).
   DNA, RNA 등 핵산의 길이와 농도를 변환해주는 프로그램입니다.

3.
Conversion: DNA - protein.
  유전자의 길이와 단백질의 분자량을 추정해주는 프로그램입니다. 사실 이건 간단한 계산이죠.^^

4.
Conversion: molar quantity - molar concentration.
  몰 농도와 몰랄농도의 변환 프로그램입니다.
    
그런데 더 좋은 것은 위의 프로그램을 다운받아서 자기 컴에서 사용할 수 있다는 것입니다. 무슨 인스톨도 필요없습니다. 그냥 압출화일 받아서 풀어놓고 index.html 실행하면 끝이에요. 한 번 해보시기 바랍니다.

English version only ( Zip file, size - 1Mb).

과학 저널도 문어발 확장 시대? Nature vs PLoS

아시는 분은 아시는 대로 과학저널의 양대산맥은 네이처와 사이언스입니다. 거기다가 Cell을 끼워넣어서 CNS라던가 NCS라고 하는 것은 약간 넌센스죠. 셀은 특정 분야의 저널이니까요.

아무튼 최근에 네이처가 심하다 싶을 정도로 문어발 확장을 하고 있습니다. 각종 자매지를 만들고 있는데요, 무려 그 숫자가  몇개인지 아십니까? 맞춰보세요...

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아래는 그 네이처의 자매지들입니다. 재미있는 것은 Nature보다 Nature 리뷰 시리즈가 더 impact factor가 높은 현상을 보여주고 있다는 겁니다. 물론 리뷰 논문은 언제나 피인용되기 싶지요. 그래서 impact factor가 높을 수 밖에 없습니다.

네이처의 자매지들...

more..

(여담이지만 저도 덕분에 위 저널 중 하나에 논문을 서브미션까지 해보는 행운(?)을 누리기도 했습니다. 결과는 여지없는 reject!!! 였습니다만...^^)

그런데 이런 과학저널을 구독하는데는 막대한 돈이 필요합니다. 게다가 저널의 숫자도 너무 많구요. 개인이 구독하는 것은 거의 불가능하고 보통은 학교에서 단체로 저널을 구입하기 때문에 실제로 느끼지 못하지만 작은 벤처기업 같은 곳에서 이런 저널들을 구독하기는 불가능이라고 봐야죠. 아마 큰 기업도 마찬가지일 겁니다.

이런 저널 출판사들의 상업주의 및 지식독점에 반발하는 과학자 및 의사(physicians)들에 의해 만들어진 비영리 단체가 PLoS (The Public Library of Science)입니다. (국내 어떤 사이트에는 과학자와 물리학자에 의해 만들어졌다고 되었는데 physicians은 물리학자가 아니라 의사입니다. 물리학자는 physicist이고 과학자에 포함되죠...^^)

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처음 시작은 1989년 노벨생리의학상 수상자인 Harold E. Varmus와 스탠포드 교수인 Patrick O. Brown, UC버클리 교수 Michael B. Eisen 등이 과학자들에게 이런 취지의 편지를 보내는 것으로 시작했는데 180개국 3만4천명의 과학자들이 서명을 했다고 합니다. 그래서 나온 첫번째 저널이 바로 2003년 10월에 첫 출간된 PLoS Biology 였습니다. 2005년 impact factor가 14.672 이므로 상당히 성공적이라고 할 수 있겠지요.

그럼 현재까지 PLoS에서 나온 저널은 몇개일까요? 현재까지 창간되거나 준비중인 저널은 아래의 7개입니다. 왠지 네이처의 아성에 도전하는 듯한 인상을 받는 것은 저만의 느낌일까요?

PLoS Biology
PLoS Medicine
PLoS Computational Biology
PLoS Genetics
PLoS Pathogens
PLoS ONE
PLoS Neglected Tropical Diseases (2007년 창간 예정)

PLoS에서 나오는 저널들은 모두 무료이지만 논문을 싣기 위해서는 돈을 내야합니다. 그리고 출처를 인용하기만 하면 download, reuse, reprint, modify, distribute, and/or copy 등등이 가능합니다. 책 쓸 때 여기의 그림들을 주로 인용해야 겠습니다. ^^

PS. 그러고보니 사이언스의 행보가 궁금해지기도 하는군요.

2007년 6월 7일 목요일

당생물학에서 사용하는 심볼들 from Biomedical Glycomics

아래의 내용은 저희 연구소의 Kelly Moreman 교수 연구실에서 운영하는 Biomedical Glycomics 사이트에 나와있는 당쇄 표기법에 대한 pdf 자료를 인용한 내용입니다. 원문을 보실 분은 옆의 링크를 눌러주세요.


3개의 당으로 천개가 넘는 이성질체를 만들 수 있을 정도로 당쇄의 구조는 복잡합니다. 때문에 당쇄의 연결을 표시하는 방법을 통일해야 할 필요성이 있습니다. 아마 당생물학이나 glycoscience관련된 논문을 보다 보면 아래와 같은 당쇄 표기들이 많이 나올 겁니다.

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보통 당 (sugar)들의 화학적 연결을 나타내는 표기법인데 위의 linear한 표기를 사용하기도 하고 아래의 2차원적인 표기를 사용하기도 하지요. 하지만 당쇄가 열개가 넘어 수십개에 이르는 경우는 그것을 일일히 적기가 상당히 곤란하기 때문에 아래와 같은 심볼을 이용하게 됩니다.

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윗 그림의 네모, 세모, 동그라미들은 다 각각의 당을 나타내는데요. 이런 심볼을 사용하면 쉽게 그 구성을 알 수 있습니다. 이러한 심볼을 이용한 표현은 다음의 룰을 따라 만들어졌습니다.

- 하나의 당 타입 (분자량이 같은 당들)은 하나의 심볼로 표시한다.
- 하나의 당 타입의 이성질체는 색/흑백/명암 으로 구분한다.
- 가능한 한 유도체 (hexosamine과 N-acetylhexosamine)들은 같은 색깔로 표시한다.
- 하나의 당을 나타내는 같은 모양을 세로와 가로로 사용해도 혼동하지 않게끔 표시한다.

그래서 각각의 당을 나타내는 컬러와 흑백의 심볼은 대략 다음과 같습니다.

1) 컬러
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2) 흑백
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하지만 이런 표기법의 문제는 이 결합이 alpha 결합인지 beta 결합인지, 1-6 결합인지 1-3 결합인지 등등 결합방식을 알기가 어렵다는데 있습니다. 그래도 일단 맨위의 경우처럼 줄줄이 써 놓는 것보다는 훨씬 눈에 잘 들어오죠.

아마 가장 많이 나오는 당쇄인 GlcNAc (파란색 또는 검정색 네모), mannose (노란색, 또는 회색 네모), NeuAc (보라색 또는 회색 다이아몬드) 정도는 외워두는 편이 좋습니다.