초록 ▼

□ 연구개요
결핵균 특유의 조절 기전은 숙주 내에서의 생존뿐만 아니라, 장기간 비활동 상태로 숙주 내에 잔존하는 잠복결핵의 형태 유지 및 증식에도 중요한 역할을 하고 있다. Mycobacterium tuberculosis H37Rv로부터 유래된 Rv1421 단백질의 생화학적 특성 및 3차원 분자구조 연구를 통한 기능을 규명하고자 한다. 또한, Rv1421 단백질과 리간드 간의 상호작용 분석을 통하여, 이들이 결핵균 내의 조절 및 적응기전에 어떻게 관여하는 가에 대한 의문을 규명하고자 한다. 본 연구를 통하여 얻어질 결과들은 다

□ 연구개요
결핵균 특유의 조절 기전은 숙주 내에서의 생존뿐만 아니라, 장기간 비활동 상태로 숙주 내에 잔존하는 잠복결핵의 형태 유지 및 증식에도 중요한 역할을 하고 있다. Mycobacterium tuberculosis H37Rv로부터 유래된 Rv1421 단백질의 생화학적 특성 및 3차원 분자구조 연구를 통한 기능을 규명하고자 한다. 또한, Rv1421 단백질과 리간드 간의 상호작용 분석을 통하여, 이들이 결핵균 내의 조절 및 적응기전에 어떻게 관여하는 가에 대한 의문을 규명하고자 한다. 본 연구를 통하여 얻어질 결과들은 다제내성 결핵 및 잠복결핵 감염의 치료에 요구되는 새로운 접근방식의 항결핵제 개발을 위한 중요한 자료로 활용되어질 것이다.
○ 1차년도 - Rv1421 단백질의 생화학적 특성 분석
● Rv1421 단백질의 리간드 결합 특성 및 기능적 도메인 간의 상호작용 분석
○ 2차년도 - Rv1421 단백질의 3차원 분자구조의 규명 및 비교 분석
● Rv1421 단백질의 기능적 도메인에 대한 리간드 결합 특성 분석
● Rv1421-NTD 단백질 결정의 최적화 및 3차원 분자 구조 결정
○ 3차년도 - Rv1421-NTD/리간드 복합체의 3차원 분자구조 규명 및 기능 분석
● Rv1421-NTD/리간드 복합체 결정의 최적화 및 3차원 분자 구조 규명
● Rv1421 단백질의 효소적 기능 규명을 위한 효소동력학적 분석
● 지연시, 돌연변이체를 이용한 리간드 결합 주요 잔기 규명

□ 연구 목표대비 연구결과
○ Rv1421 단백질의 생화학적 특성 연구를 통하여, ADP, UDP, UDP-GlcNAc, UDP-Glc와의 결합 및 UDP와 UDP-GlcNAc에서의 높은 결합 친화도와 결합 효율을 확인하였다. 이는 Rv1421 단백질이 리간드와의 상호작용에 UDP-moiety의 존재가 필수적임을 나타내며, UDP-GlcNAc과의 상호작용을 통한 기능적 역할에 관여할 수 있음을 시사한다.
○ Rv1421의 기능적 도메인간의 상호작용 분석을 통하여, 동종 NTD 간의 homodimer 및 NTD와 CTD 간의 heterodimer를 형성할 수 있음을 확인하였다. 이는 ortholog 단백질인 EcRapZ의 구조와 같이 Rv1421 단백질도 4량체 구조를 형성할 수 있음을 암시한다.
○ 기능적 도메인으로써 Rv1421-NTD 단백질의 결정화 최적 조건을 확립하여 고해상도의 X-선 회절 데이터를 수집하였고, 이후 phase problem을 해결하고자 SeMet-치환 단백질의 결정화와 고해상도의 X-선 회절 데이터 수집 및 분석을 통해 Rv1421-NTD 단백질의 3차원 분자구조 규명을 위한 초기 분자 모델을 확보하였다.
○ Rv1421 단백질의 효소동력학적 분석을 통하여, phosphatase로써의 촉매활성을 확인하였으며, 아울러 Rv1421 단백질이 phosphatase로써 역할을 할 때 NTD만이 아닌 CTD와의 상호적용이 요구됨을 제시하였다.
○ Rv1421 단백질과 리간드 간의 상호작용 분석을 위하여 생리적 리간드로써 UDP 및 UDPGlcNAc과의 분자 도킹 시뮬레이션 및 리간드 결합에 관여할 것으로 예상되는 잔기들에 대한 돌연변이 연구를 통하여 추정 리간드 결합 부위 내에 위치한 R30, T32, R114 잔기가 UDP 및 UDP-GlcNAc과의 상호작용에 관여하는 주요 잔기임을 확인하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 본 연구에서 Rv1421-NTD/리간드 복합체의 3차원 분자구조 규명을 위한 복합체 결정화에는 성공하였으나, 저해상도로 얻어진 X-선 회절 데이터만으로는 리간드와의 상호작용 분석을 위한 리간드의 정밀 구조를 파악하는 데에 한계가 있어 이를 보완하기 하고자, 복합체 결정의 최적화를 통한 고해상도의 X-선 회절 데이터의 수집을 위하여 지속적인 추가 연구를 진행하고자 한다.
○ 본 연구를 통해 도출된 결핵균의 세포벽 합성 기전과 관련한 전구체 대사 조절 기전에 관여하는 단백질을 대상으로 한 구조-기능에 대한 연구 결과는 기존에 사용된 결핵치료제의 작용 기전과는 차별화된 새로운 접근방법으로써의 큰 의의가 있으며, 향후 약제내성 결핵 및 잠복결핵 치료제 개발을 위한 잠재적 약물 표적으로 활용되어질 것이다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 필요성 ... 4
• 2) 연구의 최종 목적 ... 4
• 3) 연구범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 1차년도 - Rv1421(Mt-srRBP) 단백질의 유전자 클로닝, 대량발현 및 생화학적 특성 분석 ... 6
• 2) 2차년도 - Rv1421(Mt-srRBP)의 3차원 분자구조의 규명 및 비교분석 ... 6
• 3) 3차년도 - Rv1421-NTD/ligand 복합체의 3차원 분자구조 규명 및 기능 분석 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 15
• 끝페이지 ... 20