초록 ▼

● 연구목표: 현재 사용되고 있는 GFP의 문제점은 GFP의 크기 및 분자량으로 인해 활성 단백질의 발현량 측정, 바이오이미징, 바이오센서 및 칩 등의 응용에 효율적으로 이용되지 못한다는 것이다. GFP의 크기 및 분자량 문제점에 따른 효율성을 향상시키기 위해서는 분자량이 작은 신규 GFP가 설계되어야 할 필요가 있으며, 신규 GFP는 다음의 성질을 가지고 있어야 할 것이다. i) GFP의 활성점의 구조를 형성할 수 있는 단백질 구조 및 서열을 가지고 있을 것 ii) 위의 구조를 형성할 수 있는 아미노산 개수를 최소화 할 것 iii

● 연구목표: 현재 사용되고 있는 GFP의 문제점은 GFP의 크기 및 분자량으로 인해 활성 단백질의 발현량 측정, 바이오이미징, 바이오센서 및 칩 등의 응용에 효율적으로 이용되지 못한다는 것이다. GFP의 크기 및 분자량 문제점에 따른 효율성을 향상시키기 위해서는 분자량이 작은 신규 GFP가 설계되어야 할 필요가 있으며, 신규 GFP는 다음의 성질을 가지고 있어야 할 것이다. i) GFP의 활성점의 구조를 형성할 수 있는 단백질 구조 및 서열을 가지고 있을 것 ii) 위의 구조를 형성할 수 있는 아미노산 개수를 최소화 할 것 iii) i),ii)의 특징을 가지면서도 단백질 안정성 및 접힘 효율이 생물학적으로 생산가능할 것. 본 연구의 목표는 위의 특징을 갖는 GFP를 실험적 단백질 개량 방법과 computational protein design 방법을 종합적으로 이용하여 설계하고, 이의 물리 화학적 특성을 고찰 및 분석함으로써 GFP의 활용 효율성을 극대화 시킬 수 있는 기반 연구를 수행하는 것이다.

● 연구내용 및 결과: GFP 서열 최소화설계는 안정한 GFP fold를 이용하여 GFP 구조 중 3차 구조 형성에 일반적으로 덜 영향을 미치는 N-terminal, C-terminal, loop 서열 부분을 중심으로 서열 제거 실험을 통해 서열을 최소화하여 GFP 서열을 최소화하는 것이다. 1차년도에는 N-terminal, C-terminal 서열 부분을 중심으로 서열 제거 실험을 수행하여 다양한 변이체들을 개량하였으며, 2차년도에는 안정한 GFP인 s-GFP의 고리(loop) 서열들을 제거하면서 GFP의 활성을 측정, loop이 제거된 GFP 변이체들을 생산하였으며, loop 서열 제거 변이체들의 가용성, 비가용성 발현도를 SDS-PAGE 방법을 이용해 확인하였으며, 단백질 안정화 전략에 의해 서열 제거된 변이체들이 기존의 GFP와 마찬가지로 효율적으로 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 불용성으로 발현되나 활성을 지니고 있는 특이한 변이체인 s-DL4를 얻을 수 있었다. 3차년도에는 1,2 차년도 연구를 통해 얻어진 GFP 변이체들의 구조를 모델링 연구를 통해 고찰 그 화학결합적 특성들을 이해할 수 있었으며, 1,2차 년도를 통해 실험적으로 얻어진 GFP 서열을 최소화 하기위한 단백질 설계 연구를 수행하였다. 4차년도에는 3차년도에 설계된 GFP 변이체들의 다양한 생화학적 특성을 고찰함으로써 이들 서열이 제거된 변이체들을 실제 관련 분야에 적용할 수 있는지, 그리고 서열제거가 단백질 구조 및 안정성에 어떤 영향을 미치는지를 고찰하였다. 5차년도에는 s-DL4의 나노입자로서의 특성과 s-DL4의 뭉침 기작 및 구조 특성을 고찰하였다.

● 기대효과: 고분자성 단백질인 GFP로 인해 발생하는 GFP의 응용성 문제 해결, 목표단백질-GFP 접합 단백질을 이용한 단백질 발현도 측정, 항체-GFP를 이용한 바이오이미징, 항체(또는 펩타이드)-GFP를 이용한 바이오센서 및 칩 시스템등의 분야에 GFP의 활용성을 높일 수 있을 것으로 기대되며, 현재 바이오기술 및 산업에 효용 가치가 이미 증명된 GFP의 효용가치를 더욱 높일 수 있을 것으로 기대 된다.

● 연구성과: 본 연구 결과들을 SCI급 논문 4편에 출판(본 연구과제 책임자 교신저자, 단독사사)하였다.

(출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4 1. 연구과제의 개요 ... 4 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6 5. 연구결과의 활용계획 ... 6 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7Ⅲ. 연구성과 ... 8끝페이지 ... 10