초록 ▼

새로운 심혈관 질환 약물개발을 위하여 약물 수용체인 Angiotensin converting enzyme (ACE)와 Phosphodiesterase (PDE)의 결정구조를 연구하였다.
(1) ACE 구조연구
Angiotensin Ⅰ-converting enzyme은 아연을 포함하는 metalloprotease로서 angiotensin과 같은 짧은 단백질 호르몬의 카복실 말단에서 두개의 아미노산을 자르는 효소이다. 우리는 초파리 ACE 효소인 AnCE의 구조를 2.4 A 해상도로 결정하였다. AnCE는 큰 내부 채널을 가

새로운 심혈관 질환 약물개발을 위하여 약물 수용체인 Angiotensin converting enzyme (ACE)와 Phosphodiesterase (PDE)의 결정구조를 연구하였다.
(1) ACE 구조연구
Angiotensin Ⅰ-converting enzyme은 아연을 포함하는 metalloprotease로서 angiotensin과 같은 짧은 단백질 호르몬의 카복실 말단에서 두개의 아미노산을 자르는 효소이다. 우리는 초파리 ACE 효소인 AnCE의 구조를 2.4 A 해상도로 결정하였다. AnCE는 큰 내부 채널을 가지고 있고, 이 채널은 두개의 방으로 나누어져 있으며, 두 방을 연결하는 연결부위에 기질과 억제제들이 결합하였다. AnCE의 기질 및 억제제 결합 특이성은 주로 수소결합과 이온결합에 의하여 결정되는 것으로 보인다. 효소 반응에 필수적인 아연이온은 진화적으로 잘 보존되어있는 글루타민산 395번과 HExxH 모티프에 있는 히스티딘에 의하여 결합되어져 있었다.
(2) PDE 구조연구
Cyclic nucleotide phosphodiesterases (PDEs)는 세포 테에 존재하는 adenosine-3′,5′-cyclic phosphate (cAMP) 혹은 guanosine-3′,5′-cyclic nucleotide(cGMP)의 농도를 조절하여 일련의 생리적 과정을 조절한다. 최초로 PDE4D와 그것의 억제제인 zardaverine과의 결합구조가 crystal 결정을 통해 얻어 졌다. 또한 PDE4D의 결정 구조를 보면 다른 PDE family (PDE1,3,4,8 그리고 9)에도 매우conservation되어 있는 dimerization interface를 갖고 있는 것을 확인하였는데, 이 부분에 mutation을 일으키면 단백질이 dimerization되지 않는 것을 알 수 있었다.
이상의 구조연구 결과는 구조에 기초한 새로운 억제제 개발에 이용되고 있으며, 이를 위하여 국내 제약회사와 공동 연구가 진행중이다.

Abstract ▼

We have conducted structural studies on Angiotensin converting enzyme and phosphodiesterase.
(1) Structural Studies on Angiotensin Converting Enzyme (ACE)
Angiotensin Ⅰ-converting enzymes (ACEs) are zinc metallopeptidases that cleave carboxy-terminal dipeptides from short peptide hormones. We

We have conducted structural studies on Angiotensin converting enzyme and phosphodiesterase.
(1) Structural Studies on Angiotensin Converting Enzyme (ACE)
Angiotensin Ⅰ-converting enzymes (ACEs) are zinc metallopeptidases that cleave carboxy-terminal dipeptides from short peptide hormones. We have determined the crystal structures of AnCE, a Drosophila homolog of ACE, with and without bound inhibitors to 2.4 Å resolution. AnCE contains a large internal channel encompassing the entire protein molecule. This substrate-binding channel is composed of two chambers, reminiscent of a peanut shell. The inhibitor and zinc-binding sites are located in the narrow bottleneck connecting the two chambers. The substrate and inhibitor specificity of AnCE appears to be determined by extensive hydrogen-bonding networks and ionic interactions in the active-site channel. The catalytically important zinc ion is coordinated by the conserved Glu395 and histidine residues from a HExxH motif.
(2) Structural Studies on Phosphodiesterase 4D and Inhibitor Complex
Cyclic nucleotide phosphodiesterases (PDEs) regulate physiological processes by degrading intracellular second messengers, cAMP or cGMP. The first crystal structure of PDE4D catalytic domain and a bound inhibitor, zardaverine, was determined. Zardaverine binds to a highly conserved pocket that includes the catalytic metal binding site. Zardaverine fills only a portion of the active site pocket. More selective PDE4 inhibitors including rolipram, cilomilast and roflumilast have additional functional groups that can utilize the remaining empty space for increased binding energy and selectivity. In the crystal structure, the catalytic domain of PDE4D possesses an extentsive dimerization interface containing residues that are highly conserved in PDE 1, 3, 4, 8 and 9. Mutations of R358D or D322R among these interface residues prohibit dimerization of the PDE4D catalytic domain in solution.
These results of structural studies are being used for the development of new therapeutic agents by collaboration with pharmaceutical companies.

목차 Contents

• Ⅱ. 총괄연구개발과제 연구결과...6
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표...6
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과...8
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...10
• 4. 총괄연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도...16
• 5. 총괄연구개발과제의 활용계획...19
• 6. 첨부서류...19
• Ⅲ. 제1세부연구개발과제 연구결과 (세부과제별로 작성)...20
• 1. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표...21
• 2. 제1세부연구개발과제의 연구대상 및 방법...22
• 3. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발결과...23
• 4. 제1세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...28
• 5. 제1세부연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도...34
• 6. 제1세부연구개발과제의 활용계획...35