초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
본 연구과제를 통해서 스웨덴 왕립공과대학 (KTH) 과 한국 연세대학교 간의 구조생물학 분야의 교류 협력 프로그램을 확립하고 한국-스웨덴의 밀접한 공동연구를 진행하여 동결전자현미경(Cryo Electron Microscropy) 방법과 X-선 결정학적 방법을 이용하여 아직까지 구조생물학 분야의 미개척 분야 중 하나인 막단백질 복합체의 구조를 규명하고 이를 기반으로 그 기능연구를 하고자 한다. 특히 한국 연구팀은 막단백질 중 현재 단일군으로 drug target으로 가장 널리 사용되

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
본 연구과제를 통해서 스웨덴 왕립공과대학 (KTH) 과 한국 연세대학교 간의 구조생물학 분야의 교류 협력 프로그램을 확립하고 한국-스웨덴의 밀접한 공동연구를 진행하여 동결전자현미경(Cryo Electron Microscropy) 방법과 X-선 결정학적 방법을 이용하여 아직까지 구조생물학 분야의 미개척 분야 중 하나인 막단백질 복합체의 구조를 규명하고 이를 기반으로 그 기능연구를 하고자 한다. 특히 한국 연구팀은 막단백질 중 현재 단일군으로 drug target으로 가장 널리 사용되고 있는 G-protein Coupled Receptor(GPCR) 표적으로 GPCR 복합체의 구조와 기능을 연구함으로서 신약 개발의 중요한 기본 정보를 획득할 것이다.
○ 전체 내용
GPCR은 세포 외의 다양한 신호에 반응하여 세포내 신호전달을 매개하는 막단백질로서 생체 내 여러 기관에서 시각, 미각, 촉각, 후각 등 기본적인 감각과 신경 전달에 중요한 생리 작용을 조절하고 있다. 인간 생체 내 GPCR은 약 800여개 종류가 있어 가장 큰 family를 이루고 있고, chemical에 의해 활성 조절이 용이하기 때문에 GPCR은 매우 훌륭한 약물 표적으로 오랫동안 각광을 받아왔다. 실제로 GPCR을 표적으로 하는 약은 현재 시판되는 약의 40%를 차지하고 있다. 막단백질 특유의 구조적 불안정성 때문에 GPCR의 구조규명은 미흡하게 진행되었으나, 최근 10년 사이 연구 기술의 개발과 방사광가속기의 발전, 그리고 초저온 전자현미경(Cryo EM)의 발전으로 GPCR 구조규명이 점진적으로 증가하게 되었다. 여러 방법을 통해 GPCR 3차원 구조가 규명됨에 따라 GPCR을 표적으로 하는 구조 기반 약물 개발(SBDD)도 다국적 제약회사들의 주도로 집중적으로 연구하고 있다. 본 연구 과제를 통하여 GPCR 중에서도 FPR와 G protein 삼합체의 구조를 cryo-EM과 x-ray를 이용하여 규명할 것이다. 이를 통해 인체 내에서 FPR의 작용 기작을 분자 수준에서 자세히 이해하고자 한다. 현재 FPR 을 활성을 유도하는 물질들은 의학적으로 동공확대, 자궁수축 등을 유도하는 약으로 개발되어있으며, 실제로 사용하고 있다. 하지만 이 약들은 FPR 이외의 Prostaglandin receptor 계열의 수용체들에도 작용하여, 부작용을 유발하고 있다. 따라서 본 연구진들의 목표인 FPR의 활성화된 구조를 통해 FPR만을 선택적으로 활성화를 유도하는 신약 개발에 초석을 다질 수 있을 것으로 기대된다.
○ 1년차
● 목표
FPR 단백질, G 단백질 복합체의 발현 및정제
● 내용
FPR 단백질에 T4L, BRIL 융합단백질 삽입 그리고 N-, C- 말단 제거, TM 부위 돌연변이 등으로 변형한 다양한 construct들 곤충세포주에서 발현함.
G 단백질 복합체는 대장균주와 곤충세포주를 통한 발현 및 정제를 진행
○ 2년차
● 목표
구조 규명에 적합한 FPR, G-단백질 (α, β, γ subunit)의 및 antibody 단백질의 확보 및 구조 규명
● 내용
기능성 단백질인 FPR의 constrcut를 확보 및 단백질 확보, G-단백질 (α, β, γ subunit)의 및 antibody 단백질의 확보, FPR의 구조 규명 및 FPR과 G 단백질의 복합체의 구조 규명, FPR의 agonist 결합 mode 분석 및 활성 메카니즘 제시

□ 연구개발성과
본 연구계획서의 구조연구 목표인 FPR는 막단백질 중 GPCR로 전 세계적으로 소수의 그룹만이 구조연구를 진행하고 있으며, 특히 GPCR 단독이 아닌 G protein 삼합체가 결합된 복합체 구조 연구는 더욱 소수 그룹만이 연구를 진행하고 있다. 또한, 국내에서는 아직까지 GPCR 계열 막단백질의 구조 규명은 보고된 바 없다. 따라서, 본 연구계획서에서 제안하는 FPR와 G protein 삼합체의 복합체 구조는 1). FPR 작용 기작을 이해하는데 필수적인 정보를 제공할 것이며 2). 국내 GPCR 구조 연구의 새로운 시도로서 세계적인 수준의 연구를 국내에서 발전시키는데 기여할 것이며 3) FPR의 활성 및 비활성을 통한 질병을 치료 메카니즘을 이해하고 잠재적인 치료법을 개발하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
현재 개발된 치료약들의 직접 작용하는 인체 내 표적 단백질 중 가장 많은 부분을 차지하는 것이 GPCR 수용체들이며, 현재 세계적인 제약사들에서 개발 중인 많은 치료약들이 GPCR 단백질들을 표적으로 하고 있다. 암을 포함한 많은 질병이 GPCR 단백질들의 이상으로 발발되므로, 본 연구과제를 통한 FPR 대한 구조연구 및 작용기작의 이해는 생명현상의 이해와 더불어 질병 발병 과정의 이해 그리고 잠재적인 치료법을 개발하는 재료를 제공할 것으로 기대된다. 본 연구주제인 FPR 는 모두 천식 이외에도 여러 면역질환 (자가면역질환, 류마티스 관절염)과 밀접한 관련이 있다. 또한, 각각의 질병들의 치료제 세계 시장은 약 100조원 규모로 형성되어있고 점점 성장 추세이다. 따라서 본연구의 목표인 FPR의 구조규명을 하게 된다면, 면역질환들의 새로운 치료제의 개발에 중요한 기초 정보를 제공할 것으로 기대되며, 이를 기반으로 신약이 개발된다면 면역질환 환자를 치료하는 새로운 방법이 될 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 8
• 1) 연구 수행 결과 ... 8
• 2) 목표 달성 수준 ... 22
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 22
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 22
• 2) 자체 보완활동 ... 22
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 23
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 23
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 23
• 끝페이지 ... 24