초록 ▼

ㅇ 연구개요
G 단백질 연결 수용체는 고등 진핵 세포에서 가장 폭 많이 존재하는 수용체로 가장 많은 의약품이 G 단백질 연결 수용체에 작용한다고 알려져 있다. 본 연구팀의 장기적인 목표는 X-ray 결정학을 통해 G 단백질 연결 수용체들의 구조를 규명하여 작용 기작을 밝혀내고 관련 질병들의 잠재적인 치료법을 개발하는 기초를 마련하는 것이며 본 연구과제의 목표는 카포시 육종 바이러스의 G 단백질 연결 수용체 단독 구조와 리간드 단백질 간의 복합체 구조를 X-ray 결정학을 통해 규명하는 것이다. 이를 통해 인체 내에서 바이러스

ㅇ 연구개요
G 단백질 연결 수용체는 고등 진핵 세포에서 가장 폭 많이 존재하는 수용체로 가장 많은 의약품이 G 단백질 연결 수용체에 작용한다고 알려져 있다. 본 연구팀의 장기적인 목표는 X-ray 결정학을 통해 G 단백질 연결 수용체들의 구조를 규명하여 작용 기작을 밝혀내고 관련 질병들의 잠재적인 치료법을 개발하는 기초를 마련하는 것이며 본 연구과제의 목표는 카포시 육종 바이러스의 G 단백질 연결 수용체 단독 구조와 리간드 단백질 간의 복합체 구조를 X-ray 결정학을 통해 규명하는 것이다. 이를 통해 인체 내에서 바이러스 G 단백질 연결 수용체의 작용 기작을 분자 수준에서 자세히 이해할 수 있으며 특히, 1) 바이러스 유래 G 단백질 연결 수용체가 숙주 세포의 리간드 단백질들과 어떻게 상호 작용하는지 2) 바이러스 유래 G 단백질 연결 수용체의 활성이 어떻게 조절되는지 등 바이러스 유래 G 단백질 연결 수용체 특성 및 암 유발 원인 규명에 필수적인 정보를 제공할 것으로 기대된다.

ㅇ 연구 목표대비 연구결과
1. 결정 구조 규명을 위한 기능성 kshvGPCR 막단백질을 대량으로 분리 정제한다.
- 구조적으로 안정한 kshvGPCR 단백질을 선정하기 위해 fusion protein screening, N-,C-말단 제거 방법을 시도하여 총 54개의 construct를 제작 및 평가함
- 곤충세포 주를 통해 과발현 조건을 확립함
- 선정된 construct의 단백질 발현을 진행하였으며, 정제조건 최적화를 진행함.
- 결정화에 사용될 수 있는 양을 정제할 수 있는 것을 확인하였으며, 실제로 결정화 단계에서 사용함
2. kshvGPCR 단백질의 결정화 및 구조 규명
- 대부분의 GPCR의 결정화에 사용된 LCP 방법을 구축하였으며, 이를 통해 결정화를 시도하였지만, 결정화에 실패함.
- 결정화를 도와주는 방법들을 시도하기로 계획하였음.
- 첫 번째로 N 말단 부분에 추가로 fusion protein을 screening 하였으며, bRIL을 fusion 한 construct에서 정제가 되는 것을 확인함. 이를 통해 발현 및 정제를 진행하여 결정화에 시도했으나 실패
- 두 번째로 kshvGPCR의 특성인 constitutively activation 되어있는 형태를 inactive form으로 변화시켜 보다 안정화된 상태로 결정화를 진행하려고 DRY, NPxxY motif 부분을 점 돌연변이 하여 발현 및 정제에 성공하였지만, 결정화에서는 실패함.
- 마지막으로, kshvGPCR의 active form의 구조를 규명하기 위해 engineering 된 G 단백질 alpha subunit과의 complex 구조를 규명하는 것을 시도하였으나, 두 단백질의 결합력이 매우 낮아 결정화 단계를 진행할 수 없었음.
3. kshvGPCR의 활성화 기능 연구
- 결정화 및 구조 규명에 성공하지 못하여 이 목표는 진행할 수 없었음.

ㅇ 연구개발결과의 중요성
본 연구 목적이었던, 카포시 육종 암 유발 G 단백질 연결 수용체(kshvGPCR) 의 구조 규명에는 성공하지 못하였지만, kshvGPCR 단백질의 발현은 성공하였다. 따라서 본 연구의 결과를 통해, 다양한 활용이 가능하다. 먼저 학문적 측면에서는 최근 구조 생물학에서 주목받는 Cryo EM을 이용한 구조 규명에 사용할 수 있다. Cryo EM은 결정화가 필요 없는 구조 규명 방법으로 kshvGPCR의 최적화된 방법이라 할 수 있다. 두 번째로는 기술적 측면이다. 기술적으로 본 연구실에서 막단백질의 발현 및 정제의 경험을 토대로 새로운 인간 GPCR의 구조 규명을 진행하였다. 세 번째로 사회문화 경제적 측면이다. 본 연구 목표인 kshvGPCR은 카포시 육종 암에 표적 단백질이며, 암 치료 표적으로 매우 중요한 단백질이다. 또한, GPCR의 치료 약으로 항체신약이 주목받고 있다. 하지만 항체를 개발하기 위해서는 다량의 단백질 확보가 필수적인데, 본 과제를 통해 kshvGPCR의 단백질 발현 및 정제를 성공하였으며, 이를 통해 항체 신약을 개발할 기초 토대가 될 수 있다.


(출처 : 연구결과 요약문 2P)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 연구의 개요 ... 4
• 연구개발의 필요성 및 중요성 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 1차년도(2016년 6월 ~ 2017년 5월) ... 6
• 2차년도(2017년 6월 ~ 2018년 3월) ... 10
• 3, 4차년도(2018년 4월 ~ 2019년 5월) ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 연구 개발의 의의 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 22
• 끝페이지 ... 34