1차년도 연구 목표 및 주요 내용 ⚫분자동역학(Molecular dynamics)을 이용한 전략 개발 인공금속효소를 안정하게 만들기 위해 금속 촉매를 감싸고 있는 scaffold 단백질을 안정하게 만드는 전략이 필요하다. 분자동역학 시뮬레이션은 단백질 구조의 실제 움직임을 예측할 수 있는 매우 유용한 기술이다. 이를 이용하여 단백질 구조의 실제적 움직임을 예측하고, 그 움직임을 안정화 할 수 있는 sub-unit인 도메인 혹은 아미노산 잔기를 찾는 전략을 개발한다. 뿐만 아니라, scaffold의 이해도를 높이는 과정도 포함되므로 인공금속효소 개발에 있어 새로운 insight를 얻을 수 있다. ⚫구조 분석(Structure Analysis)을 이용한 전략 개발 분자동역학법이 구조의 실제 움직임을 예측하고 potential이 있는 부위를 찾는다면, 구조 분석을 통해서는 선정된 부위를 향상시킬 수 있는 대체 아미노산 잔기를 찾는 전략을 개발한다. 어떤 잔기로 대체하느냐에 따라 안정성이 향상될 수도 있고 혹은 그 반대의 양상을 보이기 때문에 맞춤형 잔기를 찾는 전략을 개발하는 것이 매우 중요하다. 2차년도 연구 목표 및 주요 내용 ⚫인공금속효소 scaffold 단백질 안정화 전략 개발 1차년도에 개발한 두 가지의 전략을 융합하여 차별화된 안정화 전략을 개발한다. 분자동역학과 구조분석은 서로 상호 보완적이다. 향상 가능한 부위를 찾고 거기에 알맞은 아미노산 잔기를 찾은 후에 이를 다시 분자동역학과 구조 분석으로 검증하여 추가 선별하는 전략이 필요하다. 이를 통해 in vitro 적용 확률을 높인다. ⚫스크리닝 프로토콜을 이용한 in vitro 적용 안정화전략으로 찾은 유용 잔기들을 실제 적용하는 방법은 다양하다. Rational design으로 찾은 잔기들보다 많은 수의 라이브러리를 만들어 테스트하기 위해 potential 부위를 saturation metagenesis방법을 이용하여 검증하기도 한다. 조합 코돈 돌연변이 방법과 스크리닝 프로토콜을 활용하면 단순 saturation 방법 보다 다양한 조합의 변이 scaffold 단백질 생성이 가능하고 여러 부위의 조합도 동시에 가능하기 때문에 매우 효율적인 방법이다.