보고서 정보
주관연구기관 |
서울대학교 산학협력단 Seoul National University |
연구책임자 |
이정호
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2015-12 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
보건복지부 [Ministry of Health & Welfare(MW)(MW) |
등록번호 |
TRKO201700000669 |
과제고유번호 |
1465016798 |
사업명 |
질환극복기술개발 |
DB 구축일자 |
2017-09-20
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키워드 |
핵자기공명.구조가 없는 단백질.파킨슨병.알파-시뉴클레인.지질막.Nuclear Magnetic Resonance.Intrinsically Disordered Protein.Parkinson's Disease.alpha-synuclein.lipid membrane.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700000669 |
초록
▼
구조가 없는 단백질 (intrinsically disordered protein) 은 전체 단백질의 30% 가량을 차지할 뿐만 아니라 신경질환, 당뇨병 등의 여러 질병들과 연관됨. 따라서 구조가 없는 단백질들을 정확히 분석할 수 있는 방법들의 개발이 절실히 필요함. 과제기간 동안 미국 국립보건원에서 구조가 없는 단백질의 구조적 특성과 동역학을 분석할 수 있는 핵자기공명 (NMR) 방법들을 개발함. 알파-시뉴클레인(alpha-synuclein) 을 모델 단백질로 사용하였음. 이 단백질은 신경세포에서 고농도 (~50μ M) 로 존재하고
구조가 없는 단백질 (intrinsically disordered protein) 은 전체 단백질의 30% 가량을 차지할 뿐만 아니라 신경질환, 당뇨병 등의 여러 질병들과 연관됨. 따라서 구조가 없는 단백질들을 정확히 분석할 수 있는 방법들의 개발이 절실히 필요함. 과제기간 동안 미국 국립보건원에서 구조가 없는 단백질의 구조적 특성과 동역학을 분석할 수 있는 핵자기공명 (NMR) 방법들을 개발함. 알파-시뉴클레인(alpha-synuclein) 을 모델 단백질로 사용하였음. 이 단백질은 신경세포에서 고농도 (~50μ M) 로 존재하고, 이 단백질의 응집현상은 파킨슨병과 연관됨. 첫 번째로 구조가 없는 단백질 뼈대의 구조와 동역학을 정량적으로 구하는 방법을 개발함.단백질 뼈대각도 ?가 가우스 분포를 이룬다는 가정하에 핵자기공명의 여러 스칼라 커플링들을 동시에 측정하고 분석함으로써 ?와 그와 관련된 동역학 σ 에 대한 정보를 얻음. 알파-시뉴클레인의 경우 매우 균일한 σ 값이 관측됨 (σ =29.5 ± 2.5° ). 두 번째로 구조가 없는 단백질의 뼈대각도 ?의 양과 음의 분포를 정량적으로 계산함. 새로운 4D 핵자기공명 방법을 고안해 3J(C'Hα )스칼라 커플링 값을 정확히 구하고, 이를 이용하여 단백질 내의 residue별 ?의 양과 음의 분포를 계산함. 대부분의 아미노산들은 0% 근처의 양의 ?값을 가졌고, Asn, Asp, 그리고 His 아미노산들은 16%에 이르는 양의 ? 값을 가짐을 관측. 또한 단백질의 뼈대 각도를 Ramachandran-map 상의 분포로 나타내는 웹 서버를 만들고, 핵자기공명 펄스시퀀스를 개발하여 3J(C'C') 스칼라커플링 값을 정확하게 구하였으며, 핵자기공명의 해상도를 높이는 방법을 개발하는데 참여함. 현재는 핵자기공명, 화학적 가교,그리고 정밀한 질량분석을 통하여 알파-시뉴클레인 단백질과 지질막과의 상호작용을 연구함. 이 상호작용을 통하여 알파-시뉴클레인의 N-terminal 부분이 지질막상에서 올리고머를 형성함을 관측함.
( 출처 : 요약서 )
Abstract
▼
Although structures of well-ordered proteins have been successfully characterized by X-ray crystallography, electron microscopy, and nuclear magnetic resonance (NMR) techniques, the structural features of intrinsically disordered proteins(IDPs) are poorly explored. IDPs represent around 30% of the t
Although structures of well-ordered proteins have been successfully characterized by X-ray crystallography, electron microscopy, and nuclear magnetic resonance (NMR) techniques, the structural features of intrinsically disordered proteins(IDPs) are poorly explored. IDPs represent around 30% of the total eukaryotic proteins and their aggregation is implied in many diseases including neurological disorders and diabetes. Therefore, methods to accurately characterize these highly flexible proteins are in urgent need. My research at NIH (National Institutes of Health, USA) mostly focused on developing new NMR methods to characterize the structure and dynamics of IDPs in solution. Intrinsically disordered alpha-synuclein protein, a 140-residue protein that is present at high concentrations in neuronal synapse and whose aggregation to form amyloid fibrils is the hallmark of Parkinson's disease, was employed as a model protein. First, I developed a method to characterize backbone torsion angle and its dynamics in IDPs. By simultaneous analysis of protein backbone NMR three-bond scalar couplings (3J), residue-specific backbone torsion angles ? and their angular dynamics σ were measured at high precision, assuming that the angles follow Gaussian distribution. Angular dynamics of wild-type alpha-synuclein was found to be rather homogeneous throughout the sequence (σ =29.5 ± 2.5° ). (Lee, J. H.; Li, F.; Grishaev, A.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 2015) Second, a method to evaluate positive ? angle propensity in IDPs has been developed. A novel four-dimensional NMR pulse sequence was made to accurately determine 3J(C'Hα ) coupling values in the very congested spectra of disordered proteins. Analysis of the 3J(C'Hα ) led to precise determination of residue-specific fractional positive ? population, where most residues are close to 0% while Asn, Asp, and His residues show up to 16%. (Lee, J. H.; Ying, J.; Bax, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015) In addition, a webserver was made for Ramachandran-map representation of IDP backbone torsion angles, a NMR pulse sequence was developed for accurate determination of 3J(C'C') coupling values that report on ?, and a NMR method was developed for high-resolution NMR data collection. Finally, by combination of NMR, chemical cross-linking, and mass spectrometry, I studied the interaction of alpha-synuclein protein with lipid membranes. This interaction induces oligomerization of N-terminal residues in alpha-synuclein protein. Further studies would correlate this lipid-induced oligomerization to alpha-synuclein aggregation process.
( 출처 : SUMMARY )
목차 Contents
- 표지 ... 1제출문 ... 2보고서 요약서 ... 3요약문 ... 4SUMMARY ... 56.1 총괄연구개발과제의 연구성과 실적 및 향후 계획 ... 66.2 연구성과 유형별 세부 내역 ... 77. 참여연구원 현황표 ... 8Ⅱ. 총괄연구과제 연구결과 ... 9 1. 연구개발과제의 배경 및 필요성 ... 10 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10 3. 연구개발과제의 추진체계 ... 11 4. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 11 5. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 13 6. 향후 연구성과 추진 계획 ... 14 7. 연구개발결과의 파급효과 ... 14 8. 연구개발결과의 활용계획 ... 14 9. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 14 10. 참고문헌 ... 15Ⅲ. 첨부서류 ... 16끝페이지 ... 29
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