초록 ▼

연구개요
[연구배경 및 목적]열충격단백질(heat shock protein)들을 포함하는 분자샤페론들은 세포 내 단백질 항상성(proteostasis) 유지를 위해 작동하는 단백질 질 관리(Protein Quality Control) 시스템으로 작동함. Hsp33은 산화적 환경에서 활성화 되어 세포의 산화적 스트레스에 대응하는 분자샤페론으로 대장균에서 처음 동정되었기 때문에 산화되지 않은 환원형의 Hsp33은 비활성 형태로 간주되어 왔으나, 본연구자는 환원형 Hsp33에 대한 선행연구를 통해, 단백질 생합성에 중요한 EF-Tu

연구개요
[연구배경 및 목적]열충격단백질(heat shock protein)들을 포함하는 분자샤페론들은 세포 내 단백질 항상성(proteostasis) 유지를 위해 작동하는 단백질 질 관리(Protein Quality Control) 시스템으로 작동함. Hsp33은 산화적 환경에서 활성화 되어 세포의 산화적 스트레스에 대응하는 분자샤페론으로 대장균에서 처음 동정되었기 때문에 산화되지 않은 환원형의 Hsp33은 비활성 형태로 간주되어 왔으나, 본연구자는 환원형 Hsp33에 대한 선행연구를 통해, 단백질 생합성에 중요한 EF-Tu 단백질의 안정성을 조절하는 분자활성을 가짐을 밝혔고, EF-Tu 외의 다른 단백질들과의 분자 상호작용 가능성을 제시하였음. 이제 본 연구과제를 통하여 Hsp33의 분자상호작용에 대한 구조생물학적 연구를 진행하였음.
[최종 연구 목표] 분자샤페론 Hsp33의 환원형 구조를 중심으로, 분자상호작용이 예상되는 단백질들에 대한 소규모 구조단백체학적 연구를 통해, 분자샤페론이 단백질 생합성을 조절하는 새로운 원리와 분자상호작용 네트워크를 규명함.

연구 목표대비 연구결과
[세부목표 1 - 환원형 Hsp33과 상호작용 후보 단백질군에 대한 재조합 생산시스템 확립] 선행 결과로 밝혀낸 EF-Tu 이외에, 환원형 Hsp33이 분자상호작용할 가능성이 있는 22종 후보 단백질을 선정하여 유전자 재조합을 완성하고 단백질 과발현 확인하였으며, 그 중 수용성 발현이 되는 14종의 순수정제 시스템을 확립하였음.
[세부목표 2 - 후보군 단백질들과 환원형 Hsp33과의 복합체 형성 검출에 의한 분자상호작용 단백질 선별] 생산된 14종 단백질들과 환원형 Hsp33과의 분자상호작용
(복합체 형성) 여부를 생화학적 및 생물리학적 기법으로 탐색한 결과 2종(NDK 및 DnaK)에 대하여 직접 분자상호작용을 새롭게 발견하였으며, 2종(EF-Ts 및 TF)에 대하여 간접적 분자 상호작용을 규명하였음.
[세부목표 3 - 분자상호작용의 구조적 영향성 분석을 통한 다분자 상호작용 네트워크 규명 및 구조생물학적 의미 제시] EF-Tu가 EF-Ts와 결합하여 안정화된 상태에서도 환원형 Hsp33이 EF-Tu의 구조 unfolding와 aggregation을 유발하여 EF-Ts를 유리시킨다는 것과, TF가 native EF-Tu에는 결합하지 못하지만 unfolded EF-Tu에 결합할 수 있기 때문에 TF 존재 시에는 Hsp33에 의한 EF-Tu unfolding 및 aggregation이 증폭되고 가속화됨을 밝혔음. 이에 따라 선행결과와 더불어 Hsp33: EF-Tu:EF-Ts:TF:Lon의 다분자 상호작용 네트워크 및 이를 통한 단백질 항상성 유지 기작과 관련된 구조생물학적 의미를 제시하였음.
[정량적 연구 성과] 본 과제 수행 기간동안 참여 대학원생 7인의 석사학위 배출의 인력양성 성과와 더불어, 본 과제 수행 결과로서 2편의 SCI 논문 및 4건의 국내외 학술대회 발표를 하였으며, 그 중 국제 학술대회 1건 및 국내 학술대회 1건에서 우수포스터상을 수상하는 성과를 거두었음.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
[연구결과의 중요성(관련분야기여)] 1) 단백질의 올바른 구조형성을 도와주는 생체 분자로서의 분자샤페론 개념에서 벗어나, 샤페론간의 cross-talk와 네트워크를 통해 세포의 단백질항성성을 유지하는 단백질 질관리의 생물학적 기제로서의 분자샤페론의 확장된 개념 정립에 기여. 2) 정상 단백질에 대한 unfoldase/aggregase 활성을 가지는 ATP-비의존적 샤페론의 최초 발굴로서, 분자샤페론의 다양한 활성 및 작용기작에 대한 구조생물학적 개념 확장에 기여
[미발표 연구결과의 활용 계획] 본 과제의 성과로 발표한 논문에 포함되지 않은 미발표 결과들 중 소규모 구조유전체학적 연구로써 새로운 결합분자를 발굴한 결과를 정리하여 국제학술지에 발표하고 참여 연구원의 학위 논문 주제로 활용할 계획
[기대효과(후속 연구 기획 및 수행)] 1) 새롭게 발굴된 환원형 Hsp33과 DnaK 샤페론 및 NDK 간의 분자 상호작용에 대한 구조적 양상 및 구조생물학적 연관성 연구
2) Hsp33 구조변환을 이용한 LLPS (liquid-liquid phase separation) 응용 연구개발

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구과제 제안 배경 및 연구 목적 ... 4
• 2) 연구의 착안점(가설) 및 필요성 ... 5
• 3) 연구 목표 및 범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 연구대상 재조합 단백질 생산 ... 6
• 2) 분자상호작용 검출 및 구조적 분석 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 22