초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제의 목표는 간극연접채널(gap junction channel, GJC)이 닫히는 메커니즘을 규명하는 것임. GJC의 열린 형태로 여겨지는 구조가 알려져 있으나 닫힌 형태의 구조는 알려져 있지 않음. 칼슘이온, pH, calmodulin binding 등 GJC를 닫는 여러가지 요인들을 사용하여 닫힌 형태의 구조를 규명하고자 함. Cx31.3 hemichannel과 Cx43 GJC를 정제하고, 초저온전자현미경법(cryo-EM)을 이용하여 고해상도 구조를 규명함. 이 구조들은 기존에 알려지지 않은 입구가 거

□ 연구개요
본 연구과제의 목표는 간극연접채널(gap junction channel, GJC)이 닫히는 메커니즘을 규명하는 것임. GJC의 열린 형태로 여겨지는 구조가 알려져 있으나 닫힌 형태의 구조는 알려져 있지 않음. 칼슘이온, pH, calmodulin binding 등 GJC를 닫는 여러가지 요인들을 사용하여 닫힌 형태의 구조를 규명하고자 함. Cx31.3 hemichannel과 Cx43 GJC를 정제하고, 초저온전자현미경법(cryo-EM)을 이용하여 고해상도 구조를 규명함. 이 구조들은 기존에 알려지지 않은 입구가 거의 막힌 형태를 드러냄. GJC 채널들을 구성하고 있는 connexin들은 N-teminal helix (NTH)의 gate-covering 형태와 pore-lining 형태를 반복하는 구조 변화를 통해 구멍의 크기를 다양하게 조절할 수 있다는 것을 제안함.

□ 연구 목표대비 연구결과
최종 연구 목표는 ”GJC의 닫힘 조절 메커니즘의 규명“이며, GJC를 닫힌 형태로 만들기 위해 calmodulin을 이용하고자 하였음. 연구의 진행 중에 GJC와 calmodulin의 결합이 버퍼 용액 내에서는 강하지 않다는 것을 알게 됨. 하지만, calmodulin이 없이도 pH이 조절을 통해서 또는 hemichannel 상태에서 닫힌 형태의 GJC의 구조를 규명할 수 있었음. 연구 방향의 전환이 있었지만 최종 연구 목표는 달성한 것으로 자체 평가함.

세부 연구 목표 대비 연구 결과
목표 1. calmodulin에 의해 조절되는 GJC들의 발현과 정제
결과: 인간세포발현시스템을 사용하여 Cx43과 GJC 과발현과 항체를 이용한 순수 정제 프로토콜을 완성함. Cx43은 리터당 약 2mg의 순수한 GJC를 정제함.

목표 2. calmodulin과 GJC간 결합의 대략적인 모델 설립
결과: Cx43을 비롯하여 여러 GJC에 대하여 calmodulin과의 결합을 시험하였으나, 정제된 calmodulin을 이용했을 때에도, GJC와 공동 발현을 했을 때에도 세포 밖(버퍼 용액내)에서는 결합하지 않는 것을 확인함. 구조 연구가 어렵다고 판단함.

목표 3. GJC-calmodulin 복합체의 구조 규명
결과: calmodulin 없이 Cx31.3 hemichannel과 Cx43 GJC와 닫힌 구조를 규명함. Cx43 GJC의 경우 한 단백질 샘플에 닫힌 구조와 열린 구조를 모두 확인할 수 있었음. 그러므로 채널의 구조 변화를 통한 닫힘 조절 메커니즘을 명확히 규명함.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
Cx31.3 hemichannel의 구조 규명: GJC가 아닌 반쪽의 hemichannel 구조를 최초로 규명함. 과거의 구조들에 비해 구멍 크기가 줄어든 다른 형태(gate-covering NTH 형태)를 가지고, 상당한 ion selectivity가 존재한다는 것을 새롭게 밝힘. hemichannel 의 기능은 최근 이 분야에서 가장 활발히 연구되고 있는 주제 중 하나이므로 이 구조는 다양한 hemichannel들의 기능과 조절 메커니즘의 연구에 큰 도움이 될 것으로 판단됨. 이 연구는 2020년 Science Advances 지에 발표되었음.
Cx43 GJC 구조 규명: Cx43은 인간의 거의 모든 세포와 조직에서 발현되는 단백질이며, 다양한 분야에서 가장 많이 연구가 되고 있는 connexin임. 과거에 보고된 다른 GJC 구조 연구들과 달리, 닫힌 형태와 열린 형태를 모두 보여줌으로써 정확한 구조 변화를 밝혀냄. ODDD를 비롯한 많은 유전병에도 관여하고 있고, 최근 암 분야에서도 중요한 단백질로 연구되고 있어 의학적으로도 중요한 기여를 할 것으로 판단됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 22