초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
◯ 암화학요법에서 약물저항성을 일으키는 주요 원인인 ABCB6의 분자 입체 구조 규명
◯ 구조 및 기능 연구를 기반으로 ABCB6의 작용 메커니즘 및 약물 내성 발병 기전 규명
◯ ABCB6와 신약후보물질이 결합한 복합체 구조 규명을 통해 새로운 항암제 개발에 기여
전체 내용
◯ ABC 트랜스포터는 ATP를 가수분해하는 에너지를 이용해 다양한 물질 (영양소, 노폐물, 독성물질)을 세포막 내외로 수송하는 단백질임. 수송 물질 중에는 항암제도 포함되어 있으며, ABC

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
◯ 암화학요법에서 약물저항성을 일으키는 주요 원인인 ABCB6의 분자 입체 구조 규명
◯ 구조 및 기능 연구를 기반으로 ABCB6의 작용 메커니즘 및 약물 내성 발병 기전 규명
◯ ABCB6와 신약후보물질이 결합한 복합체 구조 규명을 통해 새로운 항암제 개발에 기여
전체 내용
◯ ABC 트랜스포터는 ATP를 가수분해하는 에너지를 이용해 다양한 물질 (영양소, 노폐물, 독성물질)을 세포막 내외로 수송하는 단백질임. 수송 물질 중에는 항암제도 포함되어 있으며, ABCB1, ABCC1, ABCG2가 암세포에서 과발현되는 주요한 ABC 다약물 트랜스포터로 잘 알려져 있음.
◯ 최근 연구 결과에 따르면 ABCB6 역시 다수의 암세포에서 과발현되고, 이로 인해 항암제 처리시 약물 내성을 일으키는 것이 관찰됨. 하지만 연구 개시 시점에 ABCB6의 구조가 밝혀지지 않아 이들의 작용기작 및 신약후보물질과의 결합방식 등은 여전히 알려진 바가 없음.
◯ 본 연구에서는 초저온 전자현미경 (cryo-EM)을 이용하여 Apo 및 기질 결합 ABCB6의 고해상도 구조를 규명하고, 구조에 기반한 기능 연구를 진행함으로써 기질 결합 방식 및 수송 기작을 분자 수준에서 제시하였음.
◯ 기질 결합을 위해 TM7 내 유연한 Loop 구조가 각 기질 수송에 중요한 역할을 하는 것을 ATP분해 활성 연구를 통해 확인함.
◯ 구조 확인 결과 CPIII와 ABCB6의 결합을 위해 Y550A가 주요하게 작용하고 있었고 돌연변이 실험을 통해 기질에 의한 ATP 분해 촉진이 감소하는 것을 확인하였음. 이를 통해 수송을 위한 ABCB6의 CPIII 결합 방식을 보여줌.
◯ Hemin+GSH의 경우 ABCB6와의 결합을 위해 GSH가 결정적인 역할을 하였으며, 돌연변이 실험을 통해 GSH가 매개하는 ABCB6와 Hemin의 결합이 ABCB6의 활성에 필수적인 것을 확인함.
◯ 또한 구조적 유연성이 큰 ABC 트랜스포터의 구조 안정화를 위해 새로운 항체공학기술인 알파 헬릭스 항체를 이용함.
◯ 본 연구의 진행으로 항체와 결합한 표적 단백질의 구조적 안정성 및 전체적인 크기가 증가하여 Cryo-EM을 이용한 구조 연구의 성공 가능성을 높여주는 것을 확인함.

연구개발성과
◯ 본 연구 결과는 국제학술대회인 2021 International Conference of the Korean Society for Molecular and Cellular Biology의 Young Investigator’s session에서 발표되었음.

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
◯ Nature Structural & Moleuclar Biology, Nature Communications, Protein Science에 투고하였던 CPIII, Hemin+GSH 결합 ABCB6 구조는 논문을 수정 후 elife 저널에 투고할 예정임.
◯ 본 연구를 진행하며 얻은 노하우를 토대로 ABCB6의 카드뮴 결합 구조, 항암제 후보 물질인 tomatine 결합 구조, Hemin+PCII 결합 구조, outward facing의 기질 결합 구조에 대한 연구가 진행될 예정임.
◯ 위에 언급한 연구의 결과는 해당 과제의 성과로 등록할 것임.
◯ 또한 해당 연구 과정 중 적용하여 고해상도 구조를 확인에 사용되었던 항원 helix 이식 단백질 공학 기술은 추후 100 kDa 보다 크기가 작은 단백질의 구조를 cryo-EM으로 규명하는데 큰 도움을 줄 것으로 기대함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• (1) 연구개발의 필요성 ... 5
• (2) 최종목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• (1) 1년차 (2020.06.01 ~ 2021.02.28) ... 5
• (2) 2년차 (2021.03.01 ~ 2022.02.28) ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 8
• (1) 연구수행 결과 ... 8
• (2) 목표달성 수준 ... 9
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 9
• 5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 10
• (1) 연구성과 ... 10
• (2) 연구결과 활용계획 ... 10
• 6. 참고문헌 ... 11
• 끝페이지 ... 12