초록 ▼

본 연구에서는 in silico 상에서 효소의 활성을 높일 수 있는 아미노산을 설계하는 시스템을 개발한다. 이를 위해 scoring function의 개발, 활성예측 modeling 시스템을 개발하여 모델 효소인 hydantoinase의 hydroxyphenylhydantoin (HPH) 기질에 대한 활성 향상을 설계한다.
기능 요소 수준의 특성 설계를 위해 loop 설계 시스템을 개발한다. 이를 위해 loop 구조의 database를 구축하고, loop을 선별할 수 있는 알고리듬 개발, 설계된 loop의 구조 예측 및 계산

본 연구에서는 in silico 상에서 효소의 활성을 높일 수 있는 아미노산을 설계하는 시스템을 개발한다. 이를 위해 scoring function의 개발, 활성예측 modeling 시스템을 개발하여 모델 효소인 hydantoinase의 hydroxyphenylhydantoin (HPH) 기질에 대한 활성 향상을 설계한다.
기능 요소 수준의 특성 설계를 위해 loop 설계 시스템을 개발한다. 이를 위해 loop 구조의 database를 구축하고, loop을 선별할 수 있는 알고리듬 개발, 설계된 loop의 구조 예측 및 계산 시스템을 개발한다.
계산과 실험의 결과를 서로 참조하여 scoring function의 정확도를 향상시키고, 활성이 점차 증대된 효소를 얻기 위한 feedback system을 구축한다.

Abstract ▼

We developed an in silico technology to design the properties of enzymes. We first made scoring function which can model the interaction of enzyme and its substrate in the catalytic site. We computed the scores of variants with substituted amino acid at the design position and then the best score mu

We developed an in silico technology to design the properties of enzymes. We first made scoring function which can model the interaction of enzyme and its substrate in the catalytic site. We computed the scores of variants with substituted amino acid at the design position and then the best score mutant was made by site-directed mutagenesis. We used hydantoinase as a model enzyme for this system. Amino acids at the active site of hydantoinase were designed so that they have high score or binding energy with desirable substrate, hydroxyphenylhydantoin (HPH). As we iteratively design and analyze the activities, we finally produced an enzyme with 200-fold increased specific activity toward HPH.
We developed an in silico technology to design loops in the enzymes. Loops are important in that they mainly determine the catalytic properties of enzymes while the scaffold determine the stability. We previously proved that the designing of loops can change substrate specificity of an enzyme. We chose proper loops to substitute loop 1 and loop 4 of hydantoinase, in the loop database derived from protein data bank (PDB). As we iteratively design and analyze the activities, we finally produced an enzyme with 45-fold increased specific activity toward HPH.
We suggest new design methodology based on the fusion of in silico screening and experimental screening for the design of new-functional enzyme.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...6
• CONTENTS...7
• 목차...8
• 제1장 연구개발과제의 개요...10
• 제1절 연구개발과제의 목적 ...10
• 제2절 연구개발과제의 필요성 ...10
• 제3절 연구개발과제의 범위 ...12
• 제2장 국내외 기술개발 현황...13
• 제1절 주요국의 연구개발 동향 ...13
• 제2절 국내 기술개발 현황 ...13
• 제3절 연구결과의 기술수준 ...14
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...16
• 제1절 연차별 추진계획 ...16
• 제2절 연구내용 및 결과 ...18
• 제3절 결과 요약 ...34
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...35
• 제1절 목표 달성도 ...35
• 제2절 관련 분야에의 기여도 ...36
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...39
• 제1절 연구개발결과의 응용잠재력 ...39
• 제2절 사업화로서의 활용 가능성 ...39
• 제6장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술정보...41
• 제1절 연구시작 이전에 수집한 과학기술정보 ...41
• 제2절 연구기간 중 수집한 과학기술정보 ...41
• 제7장 참고문헌 ...43