◆ 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.

본 분야에서의 다년간의 연구경험을 통해 도출한 분자 설계원리를 바탕으로 X-선 결정법 기반 막단백질 구조분석을 위해 기존분자들과 차별된 특성을 지닌 독창적인 양친매성 분자들을 개발하고자 함. 또한 최근 각광을 받고 있는 초저온전자현미경(CryoEM)법을 통한 막단백질 구조분석에 우수한 양친매성 분자를 개발하기 위해 크기가 작은 친수성기 (glucose/gl...

막단백질 구조분석에 널리 사용되는 X-선결정법과 초저온전자현미경법에 적합한 양친매성 분자를 선행연구를 통해 도출한 설계원리를 바탕으로 한 차별화된 전략으로 개발하여 도전적인 막단백질 및 그 복합체의 3차 구조와 수용액상에서의 역동적인 형태변화를 원자수준에서 규명하여 생체신호 전달 메카니즘의 명확한 규명과 부작용이 없는 약물개발에 이바지함. X-선 결정법에서...