초록 ▼

연구결과
본 과제에서는 환형화 방식을 통해 생촉매인 효소/단백질의 안정화 전략을 수립하고자 생명정보공학 및 합성생물공학 기술을 통합한 새로운 생물정보 융합형 분자설계 기술 (생물분자-ICT 설계) 개발 연구를 수행하였음. 상세한 연구결과는 다음과 같음.
(1)생명정보학적 방법에 근거한 단백질 환형화 이론적 설계 전략 개발
-신규 말단간 거리 측정법 개발: 단백질 말단간의 직선거리가 아닌 표면궤적 거리 방식을 신규 개발함.
-신규 말단 측정법 기반의 단백질 분류 및 말단 정보 확보: PDB상 약 80,000개의

연구결과
본 과제에서는 환형화 방식을 통해 생촉매인 효소/단백질의 안정화 전략을 수립하고자 생명정보공학 및 합성생물공학 기술을 통합한 새로운 생물정보 융합형 분자설계 기술 (생물분자-ICT 설계) 개발 연구를 수행하였음. 상세한 연구결과는 다음과 같음.
(1)생명정보학적 방법에 근거한 단백질 환형화 이론적 설계 전략 개발
-신규 말단간 거리 측정법 개발: 단백질 말단간의 직선거리가 아닌 표면궤적 거리 방식을 신규 개발함.
-신규 말단 측정법 기반의 단백질 분류 및 말단 정보 확보: PDB상 약 80,000개의 단백질을 신규 말단 간 계산법으로 분류하고 단백질 말단 Extension 설계에 필요한 서열 및 구조 정보를 확보함.
-신규 lprotein 시스템 개발: 웹서비스 기반의 단백질 말단 거리 및 말단 정보 분석 시스템 개발 제공함.
-산업용 단백질 및 효소 환형화를 위한 아미노산 설계: lprotein 시스템과 분자 모델링 기법을 활용하여 Oxidoreductase 효소 3종, Hydrolase 효소 3종, 형광단백질 1종, Lyase 효소 1종 등 총 8종의 산업적으로 유용한 전자전달설계 및 생물전환계 생촉매/단백질들의 환형화 기반의 안정화 전략을 제공함.
-동종/이종 간의 융합형 환형화 전략 수립: 말단간 거리가 있는 또는 융합 필요성이 있는 단백질의 환형 안정화 전략을 통해 고효율 생물전환 및 분석 기술로서의 활용 가능성을 제시함.
(2)합성생물공학적 방법에 근거한 단백질 환형화 실험적 방식 개발
-환형화 무세포 시스템 구축: 환형화 조건의 고속 최적화를 위해 클로닝/단백질 발현/환형화에 이르는 완전 무세포 시스템 구성
-환형 단백질 분리 태그 개발: 환형화 반응 후 일반적으로 환형단백질과 선형단백질이 혼재하는 문제를 해결하기 위해 환형단백질 특이적 분석 및 분리가 가능한 환형단백질 특이적 태그를 세계 최초 개발함.
-새로운 환형화 전략 개발: Intein을 이용하는 환형화 반응에서 탈피한 새로운 환형화 전략을 개발하여 펩타이드의 환형화에 적용함.
-융합형 이형화 환형화 수립: 융합 단백질을 가용화하는 단백질과 목적 단백질간 이종 융합형 환형화 전략을 통해 대장균에서 활성형으로 발현된 바 없는 peroxidase를 발현하고 환형화함.

Abstract ▼

Result
(1) Theoretical strategy for protein cyclization
○ Distances between protein termini were calculated based on the surface trajectories, not simple linear hypothetical connections.
○ Secured sequence information to fill up the gaps between protein termini based on information found fr

Result
(1) Theoretical strategy for protein cyclization
○ Distances between protein termini were calculated based on the surface trajectories, not simple linear hypothetical connections.
○ Secured sequence information to fill up the gaps between protein termini based on information found from ~80,000 proteins in PDB.
○ Developed a web-based solution for analyzing the protein termini, and named the solution “lprotein system”.
○ Amino acid extensions were designed using lprotein system and molecular modeling for various industrially important proteins (3 oxidoreductases, 3 hydrolases, 1 fluorescent protein, 1 lyase).
○ Homo/hetero dimeric cyclization is devised as a new startegy.
(2) Experimental strategy for protein cyclization
○ All-in-vitro strategy including cloning, expression, and cyclization was devised and proven successfully operational.
○ A cyclic protein tag based on the C-myc tag was developed, to purify cyclic protein after the cyclization reaction.
○ A new strategy toward protein cyclization other than conventional intein-based technologies was developed.
○ Heterodimeric cyclization was experimentally demonstrated using an example of peroxidase that had never been reported to be functionally expressed in E. coli

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서(평가용) ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 62
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 63
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 64
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 65
• 8. 공동연구책임자 대표적 연구실적(핵심공동에 한함) ... 66
• 9. 참고문헌 ... 67
• 10. 연구성과 ... 69
• 11. 기타사항 ... 75
• 끝페이지 ... 85