초록 ▼

□ 연구개요
기존의 보고된 로돕신들은 아미노산 서열에 따라 미생물 로돕신(Type-1)과 동물 로돕신(Type-2)로 구분이 되며, 구조적으로 C-terminus가 안쪽에 위치해 있는 특징을 가짐. 그러나 최근에 보고된 헬리오로돕신은 막에 거꾸로 위치하며(N-terminus가 안쪽에 위치) 이온 펌프 및 채널 기능을 가지고 있지 않는 새로운 형태의 막단백질로 그 표현형으로 만으로도 연구의 필요성을 가짐.
지금까지 헬리오로돕신의 기능 연구들은 미생물 로돕신처럼 이온 펌프 및 채널의 기능을 가질 것으로 예측되어 연구가 진행되

□ 연구개요
기존의 보고된 로돕신들은 아미노산 서열에 따라 미생물 로돕신(Type-1)과 동물 로돕신(Type-2)로 구분이 되며, 구조적으로 C-terminus가 안쪽에 위치해 있는 특징을 가짐. 그러나 최근에 보고된 헬리오로돕신은 막에 거꾸로 위치하며(N-terminus가 안쪽에 위치) 이온 펌프 및 채널 기능을 가지고 있지 않는 새로운 형태의 막단백질로 그 표현형으로 만으로도 연구의 필요성을 가짐.
지금까지 헬리오로돕신의 기능 연구들은 미생물 로돕신처럼 이온 펌프 및 채널의 기능을 가질 것으로 예측되어 연구가 진행되었지만 헬리오로돕신의 구조적으로 소수성 부분의 영향으로 이온 이동이 어렵다는 것으로 판명됨. 그래서 유전자 서열을 이용해서 아미노산 서열 분석을 통한 기능 예측을 시도하였음. 하지만 헬리오로돕신을 생물학적 효소 활성 연구를 시도하는 연구는 전무함. 헬리오로돕신은 빛을 통해 효소의 기능을 조절할 수 있는 로돕신으로, 정확한 기작을 규명하기 위해서는 생화학 및 분자생물학적 접근을 통한 분석이 매우 필수적임. 또한 헬리오로돕신은 글루타민 합성효소와 광분해효소 뿐만 아니라 다른 하위 단백질과의 결합의 가능성을 확보하였고, 다양한 단백질의 기능을 조절할 수 있음에 대한 연구가 필요한 시점임. 더불어 헬리오로돕신과 결합하는 단백질이 두 개 이상이라는 단서를 얻었고, 이를 규명하기 위한 연구가 필요함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구진의 목표였던 헬리오로돕신군의 데이터베이스 구축을 통해, 광분해효소와 글루타민 합성효소와 연관이 있는 헬리오 로돕신을 후보로 설정하였으며, 설정된 후보군을 대장균에서 대량 발현 및 순수 정제를 진행함. 이렇게 정제를 진행한 단백질을 이용, 결합 단백질의 상호작용에 관한 연구와 단백질 결정 확보 및 X-Ray 3차 구조 분석을 통해 광감지 기전을 연구하였으며, 하위 신호 전달에 대한 조절 로돕신 모델을 확립함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
빛에 의해 조절이 가능한 미생물 로돕신은 세포의 신호전달 및 신경과 같은 옵토제네틱 장치로써 널리쓰임. 이번 과제를 통해 얻어낸 본 연구진이 연구중인 헬리오로돕신 중 하위 조절 단백질을 보유한 후보군 중 2가지 로돕신에 대한 내용으로, 이후 이어지는 후속 연구를 통해 다른 종류의 헬리오 로돕신의 단백질간 Redox 기전 및 전자전달 기전에 대한 최초의 연구를 수행할 예정임. 기존의 밝혀진 단백질의 기전과는 다르게 빛을 통해 전달받은 Redox 및 전자 전달과 같은 기전은 단순한 학문적 발견외에 다양한 분야에서 연구가 가능한 기초연구가 될것임. 또한 이러한 빛에 의해 조절되는 조절 단백질들은 인공세포에서 2 단계 조절을 통한 심도깊은 생체반응을 유도할 수 있기에 좋은 샘플이 될 수 있음. 또한 옵토제네틱 장치로써 의료 및 약학에 적용하여 활용될 수 있음, 더 나아가 빛을 이용해 유전자치료 및 생체 리듬을 조절하여 치료 연구에 큰 영향을 끼칠 것으로 예상됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 국내∙외 연구동향 ... 4
• 2) 연구의 필요성 및 차별성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 연구과제의 내용 ... 6
• 2) 연구과제의 추진체계 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발 성과 (연구개발 결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 17
• 7. 참고문헌 ... 17
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 36