초록 ▼

▶ 본 과제에선 미량으로 존재하는 물질을 검출할 수 있는 초고감도 NMR 상자성 완화 (PRE) 기법을 이용하여, 신호전달 단백질 복합체의 형성과정에서 나타나는 표적탐색과정을 관측하고 표면전하 변이를 통한 단백질 결합 제어를 목표로 함.

▶ 세균 내 인산화 전달 및 당 흡수·대사를 담당하는 단백질인 Enzyme I의 N 말단 도메인 (EIN) 및이와 복합체를 이루는 HPr을 대상으로, 두 단백질의 결합 부위에서 떨어진 바깥 부분의 표면 전하에 변이를 도입하고, 결합 열역학적 수치 변화와 결합 경로의 변화를 관측하고 상

▶ 본 과제에선 미량으로 존재하는 물질을 검출할 수 있는 초고감도 NMR 상자성 완화 (PRE) 기법을 이용하여, 신호전달 단백질 복합체의 형성과정에서 나타나는 표적탐색과정을 관측하고 표면전하 변이를 통한 단백질 결합 제어를 목표로 함.

▶ 세균 내 인산화 전달 및 당 흡수·대사를 담당하는 단백질인 Enzyme I의 N 말단 도메인 (EIN) 및이와 복합체를 이루는 HPr을 대상으로, 두 단백질의 결합 부위에서 떨어진 바깥 부분의 표면 전하에 변이를 도입하고, 결합 열역학적 수치 변화와 결합 경로의 변화를 관측하고 상관관계를 분석함.

▶ 단백질 결합을 유도하는 hot spot 위치를 도입하거나 그 위치를 이동시킨 변이체를 이용하여, 결합 활성부위를 보존하면서 표적탐색과정 및 결합선택성을 조절한다는 가설을 세우고 연구를 진행함. 즉, 우측 개념도와 같이 단백질 결합 중간에서 나타나는 다양한 encounter complex ensemble을 관측하고 이들이 결합에 미치는 영향을 분석하여 결합경로를 이해하고 조절함.

▶ 10여종의 EIN 변이체와 20여종의 HPr 변이체를 설계하고 제조하여, 기존에 알려져 있지 않던 새로운 결합경로를 밝히고 그 물리화학적 driving force를 규명함. 구체적으로, 활성부위 및 결합표면을 유지하면서 결합력을 10배 이상 증강시키거나 감소시키는 변이체를 설계하고 이를 뒷받침하는 실험결과를 확보함. 이로부터, 단백질 표면 전하는 결합 초기 encounter complex 형성에 중요한 역할을 하고, 특히 결합부위와 멀리 떨어져 있더라도 결합력에 중요한 영향을 미치는 표면전하의 위치를 확인함. 이들 표면전하 배치 및 분포가 단백질의 표적탐색 경로를 바뀌게 한다는 것을 PRE 실험결과로 증명함.

▶ PRE 실험 이외에, chemical shift perturbation 실험과 residual dipolar coupling 측정을 통하여 표면전하의 변이가 단백질 3차구조 및 복합체 형성에 영향을 주지 않는다는 것을 보임. 따라서, 단백질 결합력의 증감은 결합구조나 방식의 차이에서 오는 것이 아니라 결합에 이르게 하는 경로의 변화에서 오는 것임을 나타냄.

▶ PRE를 이용한 기초연구 결과는 본 과제의 선행연구 결과로 Angewandte Chemie(2013, 52, 3384-3388; IF=11.261)에 출간하였고, 현재 최신 결과를 종합하여 수월성 있는 저널에 게재 준비중에 있음. 한편 본 과제의 지원을 받아 단백질 상호작용에 대한 NMR 연구를 수행하였고, 그 결과를 Angewandte Chemie(2014, 53, 9784-9787; IF=11.261) 및 Proceedings of the National Academy of Sciences USA(2014, 112, 18613-18618; IF=9.674)에 출간함.

(출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 13