◆ 단백질의 구조 연구에 가장 널리 사용되고 있는 X-선 결정법과 초저온전자현미경법 (Cryo-EM) 각각에 탁월한 양친매성 분자를 그 설계 원리에 의해 설계 및 개발하여 이들을 구조적으로 다양한 다수의 막단백질에 대해 평가함. 이를 통해 막단백질 구조분석에 최적의 분자를 발굴하고 이를 활용하여 약물 개발의 핵심 생체고분자인 막단백질의 구조분석을 가속화함. X-선 결정법과 저온전자현미경법(Cryo-EM)은 각각 독특한 방식으로 단백질의 구조를 분석하므로 이들 구조분석 방법에 따른 차별화된 양친매성 분자의 특성을 요구함을 주목할 필요 있음. ◆ 본 분야에서의 수년간의 연구경험을 통해 도출한 양친매성 분자 설계원리를 바탕으로 X-선 결정법 기반 막단백질 구조분석을 위해 기존 분자들과 차별되는 구조와 특성을 지닌 양친매성 분자들을 설계 및 개발함. 대표적인 예로써 분자의 형태 (conformation)를 활용해 양친매성 분자를 개발할 수 있는데 tartaric acid의 입체화학과 분자내 수소결합을 이용하여 친수성기와 소수성기가 반대방향으로 향하고 소수성 pendant가 분자축의 양쪽 또는 한쪽으로 놓인 양친매성 분자를 개발할 수 있다. ◆ 또한 분자 간 수소결합/π-π 결합을 지닌 양친매성 분자를 설계 개발할 수 있는데 수소결합/π-π 결합성을 지닌 작용기를 소수성기 내에 도입하여 이를 실현할 수 있고 또는 이와 같은 작용기를 소수성기와 친수성기 경계면에 분자축의 양쪽으로 도입하여 개발할 수 있음. 이를 통해 X-선 기반 막단백질 구조연구에 유용한 화학적 툴을 개발함. ◆ 또한 최근 각광을 받고 있는 초저온전자현미경 (CryoEM)법을 통한 막단백질 구조분석에 적합한 차별화된 양친매성 분자를 개발하고자 함. 이를 위해 크기가 작은 친수성기 (glucose/glycerol)를 병렬로 연결한 분자와 분자 간 이온결합을 이용한 양친매성 분자를 개발하여 막단백질 안정화를 확보하면서도 작은 [막단백질-양친매성 분자 복합체] (PDC)를 형성할 수 있는 차별화된 특성과 구조를 지닌 양친매성 분자를 개발함. ◆ 또한 분자의 친수성기 양쪽으로 click 반응을 할 수 있는 작용기를 도입한 양친매성 분자를 사용하여 막단백질 추출한 후 click반응을 진행하면 분자들간의 공유결합이 결형되어 표적 막단백질의 모양과 크기에 딱 들어맞는 맞춤형 나노구조체를 형성할 수 있음. ◆ 개발된 다수의 양친매성 분자들은 엄정한 평가과정을 거쳐 막단백질 구조연구에 최적의 분자를 발굴하고 이를 활용하여 본 연구자와 네트워크 관계에 있는 막단백질 전문가들과의 공동연구를 통해 핵공단백질 (NPC), rhodopsin-transducin complex, β2AR: β-arrestin 1 complex, GPCR-GRK complex등과 같은 도전적인 막단백질 및 그 복합체의 구조 뿐 아니라 수용액에서의 그 형태변화를 원자수준에서 파악하고자 함. 이를 통해 생체신호전달 메커니즘을 포괄적이고 정확하게 규명하여 부작용 없이 다양한 질병을 치료할 수 있는 신약개발에 밑바탕을 제공함.

◆ 단백질의 구조 연구에 가장 널리 사용되고 있는 X-선 결정법과 초저온전자현미경법 (Cryo-EM) 각각에 탁월한 양친매성 분자를 그 설계 원리에 의해 설계 및 개발하여 이들을 구조적으로 다양한 다수의 막단백질에 대해 평가함. 이를 통해 막단백질 구조분석에 최적의 분자를 발굴하고 이를 활용하여 약물 개발의 핵심 생체고분자인 막단백질의 구조분석을 가속화함. X-선 결정법과 저온전자현미경법(Cryo-EM)은 각각 독특한 방식으로 단백질의 구조를 분석하므로 이들 구조분석 방법에 따른 차별화된 양친매성 분자의 특성을 요구함을 주목할 필요 있음. ◆ 본 분야에서의 수년간의 연구경험을 통해 도출한 양친매성 분자 설계원리를 바탕으로 X-선 결정법 기반 막단백질 구조분석을 위해 기존 분자들과 차별되는 구조와 특성을 지닌 양친매성 분자들을 설계 및 개발함. 대표적인 예로써 분자의 형태 (conformation)를 활용해 양친매성 분자를 개발할 수 있는데 tartaric acid의 입체화학과 분자내 수소결합을 이용하여 친수성기와 소수성기가 반대방향으로 향하고 소수성 pendant가 분자축의 양쪽 또는 한쪽으로 놓인 양친매성 분자를 개발할 수 있다. ◆ 또한 분자 간 수소결합/π-π 결합을 지닌 양친매성 분자를 설계 개발할 수 있는데 수소결합/π-π 결합성을 지닌 작용기를 소수성기 내에 도입하여 이를 실현할 수 있고 또는 이와 같은 작용기를 소수성기와 친수성기 경계면에 분자축의 양쪽으로 도입하여 개발할 수 있음. 이를 통해 X-선 기반 막단백질 구조연구에 유용한 화학적 툴을 개발함. ◆ 또한 최근 각광을 받고 있는 초저온전자현미경 (CryoEM)법을 통한 막단백질 구조분석에 적합한 차별화된 양친매성 분자를 개발하고자 함. 이를 위해 크기가 작은 친수성기 (glucose/glycerol)를 병렬로 연결한 분자와 분자 간 이온결합을 이용한 양친매성 분자를 개발하여 막단백질 안정화를 확보하면서도 작은 [막단백질-양친매성 분자 복합체] (PDC)를 형성할 수 있는 차별화된 특성과 구조를 지닌 양친매성 분자를 개발함. ◆ 또한 분자의 친수성기 양쪽으로 click 반응을 할 수 있는 작용기를 도입한 양친매성 분자를 사용하여 막단백질 추출한 후 click반응을 진행하면 분자들간의 공유결합이 결형되어 표적 막단백질의 모양과 크기에 딱 들어맞는 맞춤형 나노구조체를 형성할 수 있음. ◆ 개발된 다수의 양친매성 분자들은 엄정한 평가과정을 거쳐 막단백질 구조연구에 최적의 분자를 발굴하고 이를 활용하여 본 연구자와 네트워크 관계에 있는 막단백질 전문가들과의 공동연구를 통해 핵공단백질 (NPC), rhodopsin-transducin complex, β2AR: β-arrestin 1 complex, GPCR-GRK complex등과 같은 도전적인 막단백질 및 그 복합체의 구조 뿐 아니라 수용액에서의 그 형태변화를 원자수준에서 파악하고자 함. 이를 통해 생체신호전달 메커니즘을 포괄적이고 정확하게 규명하여 부작용 없이 다양한 질병을 치료할 수 있는 신약개발에 밑바탕을 제공함.