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연구개요
세포 내에서 일어나는 단백질 간 상호작용을 형광 신호의 위치 변화로 실시간 관찰하고, 이를 이용하여 외부 자극에 대한 세포의 반응을 검출하는 세포 기반 센서를 개발하고자 함.

연구 목표대비 연구결과
세포간의 신호전달과 단백질 간 상호작용 조절은 생물체의 생명유지에 있어서 매우 중요한 기능임. 이러한 기능의 이해를 위해 단백질 간 상호작용을 실시간으로 모니터링 하는 기술을 개발해야할 필요 있음. 신호전달물질에 의해 유발되는 세포 자극을 단백질 간 상호작용으로 유도한 광학적 신호로 검지하는 라이브세포 기

연구개요
세포 내에서 일어나는 단백질 간 상호작용을 형광 신호의 위치 변화로 실시간 관찰하고, 이를 이용하여 외부 자극에 대한 세포의 반응을 검출하는 세포 기반 센서를 개발하고자 함.

연구 목표대비 연구결과
세포간의 신호전달과 단백질 간 상호작용 조절은 생물체의 생명유지에 있어서 매우 중요한 기능임. 이러한 기능의 이해를 위해 단백질 간 상호작용을 실시간으로 모니터링 하는 기술을 개발해야할 필요 있음. 신호전달물질에 의해 유발되는 세포 자극을 단백질 간 상호작용으로 유도한 광학적 신호로 검지하는 라이브세포 기반 센싱기술을 연구하고자 함. 세포 센서를 활용하여 신호 전달 물질(Ca²⁺ 이온과 호르몬)을 검출하고 외부 자극에 의한 단세포 레벨의 세포 신호 전달을 광학적으로 검지하는 것을 목표로 하였으며, 아래와 같이 성취함.
1. Split-intein mediated conditional reaction을 이용한 sensor 디자인: 펩티드 결합절단 및 형성에 관여하는 효소인 스플릿 인틴을 활용한 센서 디자인함. 반응 site를 block하여 효소 활성을 없앤 engineered split-intein을 외부 자극을 통해 재활성화시키는 조건부 트랜스접합 반응 시스템을 구축함.
2. 외부자극에 신호 활성화 및 이동 가능한 시스템 개발:　효소 활성은 다양한 외부자극(빛, Ca²⁺ 이온, 호르몬, 저분자물질)을 통해 조절될 수 있도록 디자인 함. 활성화된 스플릿 인틴은 펩티드 결합을 생성 또는 절단시킴으로써 일반적 방법으로는 불가능한 세포 내 신호펩티드 서열 생성을 매개할 수 있음. 형성된 신호펩티드는 광학적 신호를 세포 내 원하는 위치로 이동 유도함 (fluorescence trans-localization).
3. 개발된 세포기반 센서를 활용하여 세포 내 신호전달에서 중요한 역할을 하는 Ca²⁺과 호르몬에 의한 세포 신호를 검출함하고 궁극적으로 외부 자극에 의한 신호전달 물질의 농도 변화를 감지하는 세포 센서를 개발함.

연구개발결과의 중요성
본 보고서에서 기술하고 있는 바이오센서는 세포 내의 단백질 기반 신호 전달 네트워크의 이해를 위한 정보를 얻는 실험에 활용될 수 있으며 이를 기반으로 단백질의 기능 조절 기작에 대한 연구가 가능함. 본 개발 기술은 세포 기반 약물 스크리닝 시스템의 구축에도 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대됨. 또한, 항원 특이적인 B cell을 이용한 병원균 검출 시스템 구축에 응용 가능함. 특히 병원균의 검출에 있어서 세포의 모양 변화, 괴사, 운동성 변화 등의 다양한 세포 반응과 연계하여 활용될 수 있다는 장점이 있으며 새로운 종류의 병원균이나 유전적 변이가 일어난 병원균, 그리고 작용기작을 알 수 없는 독소를 검출하는데 있어서 유용한 도구를 제공할 것으로 기대됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1. 생명 현상을 이해하는데 있어서 필수적인 라이브 세포 내 신호 전달 및 단백질간 상호작용(Protein-Protein interaction, PPI)을 실시간 모니터링하는 기술의 개발 ... 4
• 2. 현재 개발된 PPI 검출 기술의 한계를 극복하는 기술의 개발 ... 4
• 3. 본 기술의 뛰어난 활용 가능성 ... 4
• 4. 관련연구 동향 ... 4
• 5. 최종 연구 목표 ... 5
• 6. 연차별 연구목표 및 연구범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 39