초록 ▼

동결방지 단백질의 경우 온도에 따른 1D 및 2D NMR 실험을 통해 Type III AFP를 중심으로 Type I, Type IV, AFL domain의 화학적 이동값을 측정하였음. Type III AFP와 AFL domain은 돌연변이 연구와 나노 입자 활용 연구를 수행하여 얼음 결정 성장 억제에 중요한 아미노산 잔기를 확인할 수 있었고, 활성이 높은 동결방지 단백질 및 복합체를 제조할 수 있었음. 다양한 시간 영역의 핵자기공명 분광법 실험을 수행하여 backbone의 동역학적 특성을 연구하였음. ps – ns 시간 영역에 해당

동결방지 단백질의 경우 온도에 따른 1D 및 2D NMR 실험을 통해 Type III AFP를 중심으로 Type I, Type IV, AFL domain의 화학적 이동값을 측정하였음. Type III AFP와 AFL domain은 돌연변이 연구와 나노 입자 활용 연구를 수행하여 얼음 결정 성장 억제에 중요한 아미노산 잔기를 확인할 수 있었고, 활성이 높은 동결방지 단백질 및 복합체를 제조할 수 있었음. 다양한 시간 영역의 핵자기공명 분광법 실험을 수행하여 backbone의 동역학적 특성을 연구하였음. ps – ns 시간 영역에 해당하는 T₁, T₂, hNOE 실험으로 단백질의 국소적인 움직임을 관찰할 수 있었고, μs – sec 시간 영역인 CPMG relaxation dispersion과 이미노 수소 교환 연구로 단백질의 이차구조 및 domain의 움직임과 연관된 전반적인 특성을 확인 할 수 있었음. 동역학적 특성 및 구조 연구를 바탕으로 동결방지 단백질의 작용 기작에 대한 분자 수준의 정보를 확인 할 수 있었음. DNA의 열정 안정성에 기여하는 단백질인 역자이라제, PKZ, ADAR1, E3L 단백질의 화학적 이동값을 측정하였고, resonance peak assignment를 수행하였음. PKZ, ADAR1, E3L 단백질과 DNA 이중나선의 NMR 적정 및 dynamics 연구를 통해 DNA 이중나선의 구조 변환 메커니즘을 확인하였음.

Abstract ▼

Ⅱ. Research purpose

Organisms which survive in the extream temperature have unique systems such as the antifreeze protein and the reverse gyrase. In this study, we want to develop a sustainable system for that extream environment by studying molecular mechanism of antifreeze proteins and the

Ⅱ. Research purpose

Organisms which survive in the extream temperature have unique systems such as the antifreeze protein and the reverse gyrase. In this study, we want to develop a sustainable system for that extream environment by studying molecular mechanism of antifreeze proteins and the reverse gyrase. At first, we want to find the way to regulate the activity of hyperactive antifreeze protein type I. Secondly, the novel 3D structure of AFP will be investigated in order to expand the structural spaces of AFP. Finally, we would like to understand the mechanism of hyperthermophile-specific reverse gyrase by figuring out the domain-domain interaction when ATP and DNAs exist.

Ⅲ. Research contents

Our primary target for the research of the antifreeze protein is the hyperactive antifreeze protein (AFP) Type I. It has been known that the protein acts as a dimer, however, the 3D structure and the mechanism for the dimer formation has not been elucidated yet. In this study, we use the solution NMR techniques to solve the structure and the binding surfaces for dimer. Also we will test the possibility to form the amyloid under the various conditions and find the most safe condition to use the protein for the antifreezing activity. 3D structures for novel AFPs will be investigated in order to provide structural and sequencial information. At last, the nanomaterials will be designed for helping the antifreeze protein activity.
Reverse gyrase has a similar sequences with E.coli topoisomerase I in its C-terminal end. However, it only introduces positive supercoils into DNA molecules; In order to understand the mechanism, we need to understand the roles of each domain in a whole molecule. In order to do that, we will study the domain-domain interaction by using solution NMR spectroscopy. Furthermore, structural and dynamical changes of each domain will be monitored with DNA substrates and ATP analog. Putting together, we will elucidate the relationship between the domain-domain interactions and domain-DNA-ATP interaction. Based on this information, the network model for the reverse gyrase will be suggested.