단백질이나 핵산과 같은 접힌 중합체(folded biopolymers)는 생명체 내에서 필수적인 역할을 담당하고 있다. 비슷한 다양성을 지니면서 천연 중합체들과 유사한 기능을 수행할 수 있을 것으로 기대되는 비자연적 접힌 중합체들, 즉 폴대머들(foldamers)의 합성과 이차 구조의 조절은 그 잠재적 응용 가능성으로 인하여 현재 많은 관심의 대상이 되고 있다.
본 연구에서는 양-음이온 상호 작용이 아닌, 양이온-파이 상호 작용을 베타-펩타이드에 적용해 수용액에서 안정한 나선 구조를 형성하는지 여부를 조사하고자 하였다. 양이온-파이 작용에 의해 천연 고분자가 안정화 된다는 것은 잘 알려져 있으나 이를 이용해 비천연 고분자가 수용액 상에서 안정한 이차 구조를 갖는지에 관해서는 보고된 바 없기 때문에, 본 연구로 새로운 형태의 폴대머를 개발할 수 있는 방법론을 제시할 수 있을 것으로 기대하였다. 우리는 분광학적 방법을 이용하여 수용액상에서 이차 구조를 가짐을 확인하였으며, 이렇게 설계된 분자는 총 ...
단백질이나 핵산과 같은 접힌 중합체(folded biopolymers)는 생명체 내에서 필수적인 역할을 담당하고 있다. 비슷한 다양성을 지니면서 천연 중합체들과 유사한 기능을 수행할 수 있을 것으로 기대되는 비자연적 접힌 중합체들, 즉 폴대머들(foldamers)의 합성과 이차 구조의 조절은 그 잠재적 응용 가능성으로 인하여 현재 많은 관심의 대상이 되고 있다.
본 연구에서는 양-음이온 상호 작용이 아닌, 양이온-파이 상호 작용을 베타-펩타이드에 적용해 수용액에서 안정한 나선 구조를 형성하는지 여부를 조사하고자 하였다. 양이온-파이 작용에 의해 천연 고분자가 안정화 된다는 것은 잘 알려져 있으나 이를 이용해 비천연 고분자가 수용액 상에서 안정한 이차 구조를 갖는지에 관해서는 보고된 바 없기 때문에, 본 연구로 새로운 형태의 폴대머를 개발할 수 있는 방법론을 제시할 수 있을 것으로 기대하였다. 우리는 분광학적 방법을 이용하여 수용액상에서 이차 구조를 가짐을 확인하였으며, 이렇게 설계된 분자는 총 양전하를 띠기 때문에 다양한 생물학적 응용이 가능하다.
다음으로 실험실에서 개발한 $\gamma^3$ -PNA 가 갖는 RNA선택성 및 결합 방향 선택성을 이용하여 더욱 효과적인 모노머를 합성, 보완하고자 하였다. $\gamma^3$ -hPNA에서는 염기가 달린 링커의 길이를 늘여보았고, PNA 골격에 양전하를 부여함으로써 세포막 투과성을 높이고자 하였다. ($\gamma^3$ -ANA). 또한 ‘클릭-케미스트리’를 이용해 합성이 더욱 효과적이고 세포 투과성이 높은 1,2,3-트리아졸 모노머 ($\gamma^3$ -triPhe)를 고안하여 성공적으로 합성할 수 있었다. 이와 같은 연구를 통해 기존의 $\gamma^3$-PNA가 가지고 있던 낮은 결합력을 극복하고 aeg-PNA의 약점을 보완하여 약물 전달 및 질병 치료에 기여할 것이다.
단백질이나 핵산과 같은 접힌 중합체(folded biopolymers)는 생명체 내에서 필수적인 역할을 담당하고 있다. 비슷한 다양성을 지니면서 천연 중합체들과 유사한 기능을 수행할 수 있을 것으로 기대되는 비자연적 접힌 중합체들, 즉 폴대머들(foldamers)의 합성과 이차 구조의 조절은 그 잠재적 응용 가능성으로 인하여 현재 많은 관심의 대상이 되고 있다.
본 연구에서는 양-음이온 상호 작용이 아닌, 양이온-파이 상호 작용을 베타-펩타이드에 적용해 수용액에서 안정한 나선 구조를 형성하는지 여부를 조사하고자 하였다. 양이온-파이 작용에 의해 천연 고분자가 안정화 된다는 것은 잘 알려져 있으나 이를 이용해 비천연 고분자가 수용액 상에서 안정한 이차 구조를 갖는지에 관해서는 보고된 바 없기 때문에, 본 연구로 새로운 형태의 폴대머를 개발할 수 있는 방법론을 제시할 수 있을 것으로 기대하였다. 우리는 분광학적 방법을 이용하여 수용액상에서 이차 구조를 가짐을 확인하였으며, 이렇게 설계된 분자는 총 양전하를 띠기 때문에 다양한 생물학적 응용이 가능하다.
다음으로 실험실에서 개발한 $\gamma^3$ -PNA 가 갖는 RNA 선택성 및 결합 방향 선택성을 이용하여 더욱 효과적인 모노머를 합성, 보완하고자 하였다. $\gamma^3$ -hPNA에서는 염기가 달린 링커의 길이를 늘여보았고, PNA 골격에 양전하를 부여함으로써 세포막 투과성을 높이고자 하였다. ($\gamma^3$ -ANA). 또한 ‘클릭-케미스트리’를 이용해 합성이 더욱 효과적이고 세포 투과성이 높은 1,2,3-트리아졸 모노머 ($\gamma^3$ -triPhe)를 고안하여 성공적으로 합성할 수 있었다. 이와 같은 연구를 통해 기존의 $\gamma^3$-PNA가 가지고 있던 낮은 결합력을 극복하고 aeg-PNA의 약점을 보완하여 약물 전달 및 질병 치료에 기여할 것이다.
Part Ⅰ. Cation-$\pi$ interaction, one of the most famous noncanonical noncovalent interactions is used in natural protein folding system. Nevertheless, utilizing cation-$\pi$ interaction to design foldamers has not been reported yet. So, we used cation-$\pi$ interaction to design 14-helical $\beta^3...
Part Ⅰ. Cation-$\pi$ interaction, one of the most famous noncanonical noncovalent interactions is used in natural protein folding system. Nevertheless, utilizing cation-$\pi$ interaction to design foldamers has not been reported yet. So, we used cation-$\pi$ interaction to design 14-helical $\beta^3$ -peptides that are stable in aqueous solution. Until recently, only $\beta^3$ -peptide stabilized by salt bridge on one or two helical faces showed 14-helical propensity in water. We compared the helical stability of $\beta^3$ -peptides stabilized by cation-$\pi$ interaction (Trp/Orn) with those stabilized by salt-bridge (Glu/Orn) using spectroscopic methods and confirmed 14-helical structure through NMR study. Our newly designed $\beta^3$ -peptide has overall net positive charge, so it is expected to improve cell permeability for biological applications.
Part Ⅱ. We have further modified $\gamma^3$ -PNA monomer, which binds RNA more specifically as well as in an antiparallel fashion. Elongation of base linker led to $\gamma^3$ -hPNA, which differentiate RNA from DNA when partially incorporated. Changing to positively charged backbone ($\gamma^3$ -ANA) and 1,2,3-triazole backbone ($\gamma^3$ -triPhe) also succeeded. Improvement in synthetic efficiency and structural analysis is studying further now.
Part Ⅰ. Cation-$\pi$ interaction, one of the most famous noncanonical noncovalent interactions is used in natural protein folding system. Nevertheless, utilizing cation-$\pi$ interaction to design foldamers has not been reported yet. So, we used cation-$\pi$ interaction to design 14-helical $\beta^3$ -peptides that are stable in aqueous solution. Until recently, only $\beta^3$ -peptide stabilized by salt bridge on one or two helical faces showed 14-helical propensity in water. We compared the helical stability of $\beta^3$ -peptides stabilized by cation-$\pi$ interaction (Trp/Orn) with those stabilized by salt-bridge (Glu/Orn) using spectroscopic methods and confirmed 14-helical structure through NMR study. Our newly designed $\beta^3$ -peptide has overall net positive charge, so it is expected to improve cell permeability for biological applications.
Part Ⅱ. We have further modified $\gamma^3$ -PNA monomer, which binds RNA more specifically as well as in an antiparallel fashion. Elongation of base linker led to $\gamma^3$ -hPNA, which differentiate RNA from DNA when partially incorporated. Changing to positively charged backbone ($\gamma^3$ -ANA) and 1,2,3-triazole backbone ($\gamma^3$ -triPhe) also succeeded. Improvement in synthetic efficiency and structural analysis is studying further now.
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