(및 0.63 μmol/min·mg). 비록 지지체(scaffold)나 공유 결합(covalent linkage)이 없었음에도 불구하고, 헤민(hemin)과의 자기조립(self-assembly)은 복잡한 환경에서 매우 히스타민(histamine) 특이성을 보였으며, 기질 산화(substrate oxidation)에 의해 10초 이내에 신속한 색 변화가 유도되었다.

(및 0.63 μmol/min·mg). 비록 지지체(scaffold)나 공유 결합(covalent linkage)이 없었음에도 불구하고, 헤민(hemin)과의 자기조립(self-assembly)은 복잡한 환경에서 매우 히스타민(histamine) 특이성을 보였으며, 기질 산화(substrate oxidation)에 의해 10초 이내에 신속한 색 변화가 유도되었다.

세포 내에서 고가의 친지질성 화합물을 절연하여 저장하는 저장소로서 지질 방울(LDs)을 활용하도록 유도함에 있어, 지질의 사슬 유연성이 세포내 LD에서의 선택적 이동을 결정함을 우리는 입증한다. 생합성 유사성은 갖지만 구조적 비유사성을 보이는, 상업적으로 중요한 의약용 지질을 대상으로 하여, LD 리모델링은 구조적으로 유연한 스쿠알렌의 과잉 생산과, 경직된 제아잔틴 및 β-카로틴의 과잉 생산을 구별하여야 함을 계산적 및 실험적으로 검증하였다. 분자 동역학 시뮬레이션에서, 웜(worm)-형의 유연한 스쿠알렌은 LD 코어의 트리아실글리세롤 사슬들이 서로 얽힌 구조를 통과하기 위해 쉽게 변형되는 반면, 막대(rod)-형의 경직된 제아잔틴은 확산에서의 높은 자유에너지 장벽으로 인해 LD 표면에 포획된다. 유연성 스쿠알렌의 저장을 관찰하기 위해서는 훨씬 더 큰 LD를 갖도록 설계한 효모 세포 또는 더 많은 LD를 갖도록 설계한 효모 세포를 제작하였고, 그 결과 스쿠알렌의 세포내 저장은 LD 부피가 확장될수록 유의하게 증가하는 반면, 제아잔틴과 β-카로틴의 저장은 LD 표면이 넓어질수록 향상됨을 확인하였다. 시각적으로도, 그 결과는 스쿠알렌의 내부 침투와 제아잔틴 및 β-카로틴의 표면 국소화를 반영한다. 본 연구는 상분리된 소기관으로의 선택적 지질 이동에 대해 계산적 및 실험적 검증을 제공하며, LD의 동역학과 기능화에 대한 통찰을 제시한다.

진통 효과를 효율적으로 연장하기 위해, 약 6 μm의 직경을 갖는 삼투적으로 균형화된 대형 단층 리포좀(large unilamellar liposomes)을 개발하였으며, 그 안에 고농도의 부피바카인(bupivacaine)을 최대 30 mg/mL까지 포집하였다. 이들의 부피바카인 지속 방출은 설치류 모델에서 수술 후 24시간 동안 수술 후 통증을 완화하는 데 매우 효과적이었다. 독성이 없는 알코올, 에탄올을 기반으로 한 역상(逆相) 증발(reverse-phase evaporation) 방법을 통해, 부피바카인 탑재 리포좀을 간단하고 저비용으로 제조할 수 있었고, 삼투압을 용이하게 균형화하여 단층 리포좀의 구조적 안정성을 개선하는 동시에 저장 수명(> 한 달)을 연장하였다. 시험관 내 방출(profile) 결과, 부피바카인 탑재 리포좀의 방출 지속 기간은 최대 6일까지 연장됨이 확인되었다. 생체 내 연구에서는, 수술 후 통증을 모사하는 절개(incisional) 통증 모델을 위해 수컷 Sprague-Dawley 랫트를 사용하였고, von Frey filament를 이용하여 기계적 철회 역치(MWT)를 측정하였다. 생리식염수를 발바닥 내(intraplantar)로 투여한 대조군과 비교할 때, 리포좀 부피바카인을 투여한 군은 초기에는 증가했던 MWT가 24시간까지 점진적으로 감소했으며, 중요하게도 리포좀 부피바카인의 진통 효과가 부피바카인 단독 대비 6배 더 오래 유지되어, 효과적인 장기지속(장시간) 마취제의 잠재력을 입증하였다.

테르펜의 공급은 흔히 식물과 같은 천연 자원에서의 낮은 추출 수율에 의해 제한된다. 따라서 미생물 생합성은 테르펜 생산을 위한 매력적인 플랫폼으로 부상하였다. 테르펜 생산 능력을 향상시키기 위해 미생물을 공학적으로 조작하기 위한 여러 전략이 적용되어 왔으나, 시토크롬 P450 효소(P450s)와 같은 이종(異種) 단백질의 미생물 내에서의 기능성 발현은 주요 장애물이다. 본 연구는 Saccharomyces cerevisiae에서 기능성 이종 단백질 발현을 위해 상응하는 샤페론(chaperones)과 P450s를 성공적으로 짝지어(co-pairing) 발현시키는 방법을 보고한다. 이러한 샤페론 짝지음은 PPD(protopanaxadiol) 생합성 경로의 기능적 조립을 촉진하는 데 활용되었으며, 이 경로는 각각 Panax ginseng과 Arabidopsis thaliana에서 유래한 P450 산소화효소와 P450 환원효소 레독스 파트너로 구성된다. 우리는 P. ginseng 및 A. thaliana에서 단백질 접힘에 필요로 하는 여러 샤페론을 동정하고, 대응하는 샤페론을 함께 발현(coexpression)했을 때 PPD 생합성 효소의 합성과 활성에 미치는 영향을 평가하였다. PPD 생합성 효소와 상응하는 P. ginseng 유래 샤페론(PgCPR5)의 발현은, 대조군 균주에 비해 PPD 생산을 2.5배 이상 유의하게 증가시켰다. 따라서 샤페론을 이종 효소와 짝지어주는 것은 효모에서 난이도가 높은 생합성 경로를 구축하는 효과적인 전략을 제공한다.

활성화된 단일뉴클레오타이드에 의한 비효소적 RNA 프라이머 연장은 선사시대 RNA 복사를 연구하는 모형으로 오랫동안 활용되어 왔다. 우리는 최근, 프라이머 연장 속도가 유입되는 단량체와 그로부터 하류에 있는 두 번째 활성화 단량체 사이에서 형성되는 이미다졸리움-브리지 결합 디뉴클레오타이드에 의해 크게 향상됨을 보였다. 그러나 하류 단량체를 활성화 올리고뉴클레오타이드로 대체하면 프라이머 연장 속도는 더 한층 증가한다. 심지어 활성화되지 않은 하류 올리고뉴클레오타이드도 활성화 단량체 하나와 프라이머의 반응 속도를 다소 향상시킨다. 본 연구에서는 최근 합성된 비가수분해성 기질 유사체인 구아노신 5'-(4-메틸이미다졸릴)-포스포네이트(guanosine 5'-(4-methylimidazolyl)-phosphonate, ICG)를 이용한 RNA 복합체의 결정학적 연구를 통해 이러한 효과들의 기작을 규명한다. ICG는 비효소적 프라이머 연장 실험에서 흔히 사용되는 기질인 2-메틸이미다졸 활성화 구아노신-5'-인산(2-MeImpG)을 모방한다. 우리는 프라이머-주형 복합체에서 하류로 결합된 ICG 잔기가 하나 또는 두 개인 경우에 대해, 프라이머-주형 복합체의 결정 구조를 제시한다. 두 경우 모두, 프라이머 인접부에 있는 ICG의 아릴-포스포네이트 작용기는 무질서(disordered) 상태이다. 하류 올리고뉴클레오타이드의 영향을 조사하기 위해, 5'-ICG 잔기, 5'-인산 또는 5'-하이드록실 중 하나를 갖는 짧은 RNA 올리고뉴클레오타이드를 전사하였다. 이어서, 각 세 종류의 하류 올리고뉴클레오타이드 사이에 낀 결합된 ICG 단량체를 포함하는 프라이머-주형 복합체의 결정 구조를 결정하였다. 놀랍게도, 세 올리고뉴클레오타이드 모두 ICG 단량체의 입체구조를 경직화시키고, 이를 프라이머 3'-하이드록실에 의한 공격에 적합한 위치에 배치한다. 또한, 이미다졸리움-브리지 중간체의 유사체인 GpppG를 상류 프라이머와 하류 보조 올리고뉴클레오타이드 사이에 끼워 넣거나, 하류 올리고뉴클레오타이드의 5'-말단에 공유결합으로 연결한 경우, 해당 복합체는 하류 올리고뉴클레오타이드가 없는 경우보다 프라이머 연장을 위한 사전 배향(preorganization)이 더 잘 이루어진다. 본 결과는 하류 보조 올리고뉴클레오타이드가 프라이머-주형-중간체 복합체의 반응성 있는 구조를 유리하게 형성함으로써 프라이머 연장의 촉매에 기여한다는 점을 시사한다.