초록 ▼

뇌에서의 학습과 기억이 형성되는 메커니즘에서 새로운 시냅스의 형성과 만들어진 시냅스에서의 LTP (Long-term Potentiation)가 중요하다. 지속적이고 강한 자극은 새로운 시냅스 형성과 LTP를 유도하는데, 이때 여러 가지 Glutamate receptor들이 관여하게 된다. 본 연구실에서는 Glutamate receptor (NMDA, AMPA, Kainate) 및 시냅스 후막 단백질들의 구조 규명을 위해 단백백질들의 클로닝, 대장균에서의 발현을 통한 대량 정제, 결정화, X-선을 이용한 고해상도의 단백질 구조 결정을

뇌에서의 학습과 기억이 형성되는 메커니즘에서 새로운 시냅스의 형성과 만들어진 시냅스에서의 LTP (Long-term Potentiation)가 중요하다. 지속적이고 강한 자극은 새로운 시냅스 형성과 LTP를 유도하는데, 이때 여러 가지 Glutamate receptor들이 관여하게 된다. 본 연구실에서는 Glutamate receptor (NMDA, AMPA, Kainate) 및 시냅스 후막 단백질들의 구조 규명을 위해 단백백질들의 클로닝, 대장균에서의 발현을 통한 대량 정제, 결정화, X-선을 이용한 고해상도의 단백질 구조 결정을 시도하였다. 그 결과 Glutamate receptor의 bacteria homologue인 NpGluR0 단백질 (Nostoc punctiforme) 구조 $(2.2\AA)$와 shank PDZ와 ${\beta}PIX$ 복합체 구조 $(2.8\AA)$를 해석하였다.
NpGluR0 구조에서의 L-glutamate 결합방법에서 80번째 Arginine 잔기는 리간드 결합 특이성에 중요함을 ITC 실험을 통해 규명하였으며, NpGluR0 단백질의 새로운 dimer 형태의 존재를 초원심분리기를 이용하여 규명하였다. shank PDZ와 ${\beta}PIX$ 복합체는 도메인과 상호작용하는 최초의 PDZ 복합체 구조이며, 이로부터 shank PDZ와 ${\beta}PIX$ 단백질간의 상호작용 메커니즘을 규명하였다.
위 연구 결과는 Glutamate receptor 및 시냅스 후막 단백질들에 대한 고해상도 구조들로써 독창적이고 NpGluR0 구조는 glutamate receptor의 tetramer 형태의 규명 또는 desensitization이 일어나는 동안의 구조 변화의 이해에 아주 중요하게 이용 될 것이며, shank PDZ와 ${\beta}PIX$ 복합체 구조는 postsynaptic density에 존재하는 단백질들의 네트워크의 이해에 아주 중요하게 이용될 것이다.

Abstract ▼

GluR0 from Nostoc punctiforme (nPGluR0) is a bacterial homolog of the ionotropic glutamate receptor (iGluR). We have solved the crystal structure of the ligand binding (LB) core of nPGluR0 in complex with 1-glutamate at a resolution of $2.1\AA$. The structure exhibits a noncanonical ligan

GluR0 from Nostoc punctiforme (nPGluR0) is a bacterial homolog of the ionotropic glutamate receptor (iGluR). We have solved the crystal structure of the ligand binding (LB) core of nPGluR0 in complex with 1-glutamate at a resolution of $2.1\AA$. The structure exhibits a noncanonical ligand interaction and two distinct subunit interfaces. The side chain guanidium group of Arg80 forms a salt bridge with the -carboxyl group of bound l-glutamate: in GluR0 from Synechocystis (SGluR0) and other iGluRs, the equivalent residues are Asn or Thr, which cannot form a similar interaction. In addition, the NpGluR0 LB core forms a new subunit interface in which the two protomers are arranged differently than the known iGluR and fGluR0 dimer interfaces. The significance of there being two different dimer interfaces was investigated using analytical ultracentrifugation analysis.
PIXis a guanidine nucleotide exchange factor for Rho family GTPases and it mediates the effects of extracellular signals by interacting with a variety of signaling proteins. The C-terminal region of PIX contains a coiled-coil (leucine zipper) domain essential for self association and a C-terminal PDZ binding motif. To study the molecular mechanism of PIX - Shank PDZ interaction and multimerization by PIX LZ domain, we solved the crystal structure of PIX LZ - Shank PDZ complex. Together with series of mutational and biochemical experiments, this structural study provides a clear picture of how the PDZ domain recognizes an intact C-terminal domain of a target protein.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...6
• CONTENTS...7
• 목차...8
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...9
• 가. 연구개발의 배경...9
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...14
• 가. 국외 현황...14
• 나. 국내 현황...14
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...16
• 가. 접근방법...16
• 나. 연구내용...16
• 다. 연구 결과...18
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...32
• (1) 연구개발의 최종목표...35
• (2) 연차별 연구개발 목표 및 내용...35
• (3) 계획대비 달성도...36
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...38
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...39
• 제 7 장 참고문헌...40