초록 ▼

□ 연구개요
- 효소는 특정 화학 반응의 정반응과 역반응을 모두 촉진시킬 수 있으나, 일반적으로 효소는 한 쪽 방향의 반응에 특화되어 있음. 이러한 catalytic bias에 관여하는 요인은 거의 밝혀져 있지 않음.
- 본 연구는 탄산무수화 효소를 모델로 하여 효소 활성에 관해 새롭게 발견된 효소 정반응과 역반응의 편향된 촉매 작용 (catalytic bias) 현상을 규명하고 그 기작을 파악하며, 더 나아가 그 원리를 응용하여 활성이 인위적으로 조절된 효소를 개발하는 것을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연

□ 연구개요
- 효소는 특정 화학 반응의 정반응과 역반응을 모두 촉진시킬 수 있으나, 일반적으로 효소는 한 쪽 방향의 반응에 특화되어 있음. 이러한 catalytic bias에 관여하는 요인은 거의 밝혀져 있지 않음.
- 본 연구는 탄산무수화 효소를 모델로 하여 효소 활성에 관해 새롭게 발견된 효소 정반응과 역반응의 편향된 촉매 작용 (catalytic bias) 현상을 규명하고 그 기작을 파악하며, 더 나아가 그 원리를 응용하여 활성이 인위적으로 조절된 효소를 개발하는 것을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 하이드로게노비브리오 마리너스의 탄산무수화 효소가 지니는 특이적인 N-말단 펩타이드에 관한 연구를 진행함.
- N-말단 펩타이드는 제거한 변이체는 효소의 halotolerance에 영향을 미치지 않음.
- N-말단 펩타이드는 효소의 수용성을 향상시키는 특성을 지님.
- N-말단 펩타이드를 단계적으로 제거했을 때 효소 정반응과 역반응 속도가 달라지며 catalytic bias가 변화함.
- N-말단 펩타이드를 융합한 리포터 단백질을 이용하여 enzyme assay, circular dichroism spectroscopy를 통해 N-말단 펩타이드가 bicarbonate와 상호작용할 수 있음을 보임.
- Proton shuttle residue 변이체 효소는 급격히 감소한 활성을 보였으나 catalytic bias를 보이지는 않았으므로, N-말단 펩타이드에 의한 catalytic bias의 변화는 proton이외의 substrate인 bicarbonate와 연관성이 있을 가능성이 높음.
- N-말단 펩타이드를 다른 종의 탄산무수화 효소에 융합한 경우 효소 활성 및 catalytic bias가 변화하였으며, 이는 융합 부위의 소수 아미노산 서열의 변화에 크게 영향을 받았음.
- 결론적으로, N-말단 펩타이드는 효소 기질과 상호작용하여 효소의 활성에 영향을 주며, 이러한 원리를 이용하여 효소 활성의 catalytic bias를 조절 가능할 것으로 보임.

□ 연구개발결과의 중요성
- N-말단 펩타이드의 기능과 역할에 대한 연구는 진화적 관점에서 중요한 단서를 제공함.
- 본 연구를 통해 새로운 개념의 catalytic bias 조절 기작이 제시되었으며 이것은 다른 종류의 효소에도 적용되어 특정 방향의 반응 속도가 우세하도록 인위적으로 조절하는 것이 가능하게 될 것임. 이는 대사공학적 바이오화합물 생산성 등을 향상시키는데 활용될 수 있음.
- N-말단 서열의 기능 중 하나인 solubility 증가 메커니즘은 기존 단백질에 의한 solubility 증가 메커니즘과 다른 것으로 파악되며, 향후 더욱 향상된 solubility tag를 개발하는데 중요한 모델로 사용될 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• ○ 연구의 최종 목표 ... 4
• ○ 연구의 필요성 ... 4
• ○ 연구의 가설 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• ○ hmCA의 특성 연구: Halotolerance ... 5
• ○ N-말단 펩타이드의 기능: Solubility enhancer ... 6
• ○ N-말단 펩타이드에 의한 편향된 촉매작용 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• ○ 학문적 중요성 ... 13
• ○ 산업적 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 31