초산화물 불균등화효소 1(SOD1) 필라멘트의 형성은 근위축성 측삭경화증(ALS)과 연관되어 있는 것으로 시사된다. 활성 상태에서 Cys57과 Cys146 사이에 형성되는 이황화 결합의 역할은 잘 연구되어 왔으나, SOD1 필라멘트 형성에서 환원된 시스테인 잔기인 Cys6 및 Cys111의 역할은 아직 명확하지 않다. 본 연구에서는 효소 활성을 갖는 단백질 시료로부터 출발하여, thiol 기반 환원 및 금속 결핍 조건 하에서 야생형(WT)과 C6A/C111A SOD1 필라멘트의 극저온 전자현미경(cryo-EM) 구조를 규명하고 비교함으로써, 환원된 시스테인 잔기의 역할을 조사하였다. C6A/C111A 변이 SOD1은 WT 단백질보다 더 빠르게 필라멘트를 형성하였다. 변이 구조는 특징적인 짝지어진 프로토필라멘트 배열을 보였으며, 이는 WT SOD1에서 관찰된 단일 프로토필라멘트 구조의 필라멘트 코어보다 더 작은 코어를 가졌다. 단일 프로토필라멘트 형태는 발달이 더 느렸지만, 상호 종자보식(cross-seeding) 실험에서는 Cys6 및 Cys111 변이의 존재 여부와 관계없이 짝지어진 프로토필라멘트에 비해 단일 프로토필라멘트 형태가 우세함이 확인되었다. 이러한 결과는 필라멘트 코어 내 아미노산 잔기의 수가 조립에 필요한 에너지 요구량을 결정하는 데 중요함을 강조한다. 본 연구는 필라멘트 형성의 개시와 전파를 규명함으로써, 궁극적으로 유해한 아밀로이드 필라멘트로 이어질 수 있는 ALS 병인에 대한 통찰을 제공한다.

진핵 세포 골격의 주요 구성요소인 비멘틴 중간섬유(IF)의 복잡한 조립 과정은 아직 충분히 규명되지 않았다. 본 연구에서는 용해성 사량체 비멘틴 단위에서 성숙한 11-nm 관상 섬유로의 전이를 조사함으로써, 중간섬유 조립에 대한 이해에서 중요한 공백을 다루었다. 이론적 모델링과 실험 데이터 분석을 결합하여, 나선형 턴의 역할과 용해성 사량체에 의한 갭 메움(gap filling)을 강조하는 새로운 조립 순서를 제안한다. 본 연구 결과는 비멘틴의 독특한 구조적 역학을 조명하며, 중간섬유 형성의 일반적 원리에 대해 더 넓은 함의를 시사한다.

파킨슨병(PD)과 같은 신경퇴행성 질환은 산화 스트레스와 신경염증과 관련되어 있는 것으로 알려져 있으며, 따라서 신경염증을 조절하는 것은 PD 관련 병리의 치료를 위한 가능한 수단을 제공할 수 있다. 모린(2',3,4',5,7-펜타하이드록시 플라본)은 와인, 허브, 과일에서 발견되는 항산화 및 항염증 효과를 지닌 플라본올이다. 본 연구는 모린을 함유한 식이가 MPTP로 유도한 PD 마우스 모델에서 보호 효과를 나타내는지 확인하기 위해 수행되었다. 마우스에 대조식 또는 모린 식이를 34일간 급여한 후, PD 유사 병리를 유도하기 위해 MPTP(30 mg/kg, 복강주사)를 5일간 매일 투여하였다. 그 결과, 식이 모린은 MPTP로 유도된 운동 기능 장애를 예방하고, 뇌선조체(STR) 및 흑질(SN)에서 도파민성 신경세포 손상을 완화함을 확인하였다. 또한 모린을 급여한 마우스에서 MPTP로 유도된 신경염증이 유의하게 감소하였다. 시험관 내 연구에서는 모린이 1차 미세아교세포 및 성상교세포에서의 교세포 활성화를 효과적으로 억제하는 것으로 나타났으며, 생화학적 분석과 도킹 시뮬레이션은 모린의 항염증 효과가 세포외 신호 조절 키나아제(ERK)-p65 경로의 차단을 통해 매개됨을 시사하였다. 이러한 결과는 모린이 교세포 활성화를 효과적으로 억제하며, 신경염증과 연관된 PD 및 기타 신경퇴행성 질환의 치료를 위한 치료적 잠재력을 지닌 기능성 식품 원료로서 활용될 가능성이 있음을 보여준다.

초산화물 불균등화효소 1(SOD1) 필라멘트의 형성은 근위축성 측삭경화증(ALS)과 연관되어 있는 것으로 시사된다. 활성 상태에서 Cys57과 Cys146 사이에 형성되는 이황화 결합의 역할은 잘 연구되어 왔으나, SOD1 필라멘트 형성에서 환원된 시스테인 잔기인 Cys6 및 Cys111의 역할은 아직 명확하지 않다. 본 연구에서는 효소 활성을 갖는 단백질 시료로부터 출발하여, thiol 기반 환원 및 금속 결핍 조건 하에서 야생형(WT)과 C6A/C111A SOD1 필라멘트의 극저온 전자현미경(cryo-EM) 구조를 규명하고 비교함으로써, 환원된 시스테인 잔기의 역할을 조사하였다. C6A/C111A 변이 SOD1은 WT 단백질보다 더 빠르게 필라멘트를 형성하였다. 변이 구조는 특징적인 짝지어진 프로토필라멘트 배열을 보였으며, 이는 WT SOD1에서 관찰된 단일 프로토필라멘트 구조의 필라멘트 코어보다 더 작은 코어를 가졌다. 단일 프로토필라멘트 형태는 발달이 더 느렸지만, 상호 종자보식(cross-seeding) 실험에서는 Cys6 및 Cys111 변이의 존재 여부와 관계없이 짝지어진 프로토필라멘트에 비해 단일 프로토필라멘트 형태가 우세함이 확인되었다. 이러한 결과는 필라멘트 코어 내 아미노산 잔기의 수가 조립에 필요한 에너지 요구량을 결정하는 데 중요함을 강조한다. 본 연구는 필라멘트 형성의 개시와 전파를 규명함으로써, 궁극적으로 유해한 아밀로이드 필라멘트로 이어질 수 있는 ALS 병인에 대한 통찰을 제공한다.

진핵 세포 골격의 주요 구성요소인 비멘틴 중간섬유(IF)의 복잡한 조립 과정은 아직 충분히 규명되지 않았다. 본 연구에서는 용해성 사량체 비멘틴 단위에서 성숙한 11-nm 관상 섬유로의 전이를 조사함으로써, 중간섬유 조립에 대한 이해에서 중요한 공백을 다루었다. 이론적 모델링과 실험 데이터 분석을 결합하여, 나선형 턴의 역할과 용해성 사량체에 의한 갭 메움(gap filling)을 강조하는 새로운 조립 순서를 제안한다. 본 연구 결과는 비멘틴의 독특한 구조적 역학을 조명하며, 중간섬유 형성의 일반적 원리에 대해 더 넓은 함의를 시사한다.

파킨슨병(PD)과 같은 신경퇴행성 질환은 산화 스트레스와 신경염증과 관련되어 있는 것으로 알려져 있으며, 따라서 신경염증을 조절하는 것은 PD 관련 병리의 치료를 위한 가능한 수단을 제공할 수 있다. 모린(2',3,4',5,7-펜타하이드록시 플라본)은 와인, 허브, 과일에서 발견되는 항산화 및 항염증 효과를 지닌 플라본올이다. 본 연구는 모린을 함유한 식이가 MPTP로 유도한 PD 마우스 모델에서 보호 효과를 나타내는지 확인하기 위해 수행되었다. 마우스에 대조식 또는 모린 식이를 34일간 급여한 후, PD 유사 병리를 유도하기 위해 MPTP(30 mg/kg, 복강주사)를 5일간 매일 투여하였다. 그 결과, 식이 모린은 MPTP로 유도된 운동 기능 장애를 예방하고, 뇌선조체(STR) 및 흑질(SN)에서 도파민성 신경세포 손상을 완화함을 확인하였다. 또한 모린을 급여한 마우스에서 MPTP로 유도된 신경염증이 유의하게 감소하였다. 시험관 내 연구에서는 모린이 1차 미세아교세포 및 성상교세포에서의 교세포 활성화를 효과적으로 억제하는 것으로 나타났으며, 생화학적 분석과 도킹 시뮬레이션은 모린의 항염증 효과가 세포외 신호 조절 키나아제(ERK)-p65 경로의 차단을 통해 매개됨을 시사하였다. 이러한 결과는 모린이 교세포 활성화를 효과적으로 억제하며, 신경염증과 연관된 PD 및 기타 신경퇴행성 질환의 치료를 위한 치료적 잠재력을 지닌 기능성 식품 원료로서 활용될 가능성이 있음을 보여준다.

). 이 구조는 설파이트(sulfite) 감지의 분자적 기초와 조절 도메인의 리간드 의존적 순응 변화에 대한 근거를 제공한다. 설파이트에 반응하여 YeiE의 조절 하에 있는 유전자들을 조사하여, 박테리아의 설파이트 내성에서 YeiE의 기능적 역할을 규명하고자 하였다. 우리는 설파이트를 포함하는 선천 면역 반응에 대해 그람음성 병원균이 방어할 수 있는 능력의 분자적 기전을 제안하며, 이를 통해 박테리아의 병인(pathogenesis)을 제어하기 위한 전략을 제공한다.

Bacillus subtilis 포자 크러스트(spore crust)는 극한 환경 조건에서도 포자를 보호하는 예외적으로 견고한 단백질성 층이다. 주요 구성요소 중에서 당화(glycosylation) 관련 단백질인 CgeA는 당화된 소(基)를 통해 크러스트의 성질을 변화시키는 데 핵심적인 역할을 하며, 수성 환경에서 포자의 분산을 향상시킨다. 본 연구에서는 3.05 Å 해상도에서 CgeA의 코어(core) 영역에 대한 고해상도 크라이오 전자현미경(cryo-electron microscopy) 구조를 제시한다. 그 결과, 도넛(doughnut)과 같은 육량체(hexameric) 조립체가 관찰되었다. N-말단 부위는 무질서(disordered)한 반면, C-말단 부위는 육량체의 코어를 형성한다. Thr112를 포함하는 루프(loop)는 밀도 지도(density map)에서 해상되지 않았으나, 주변 잔기들로부터 그 위치를 추정할 수 있으며, Thr112가 육량체의 노출된 표면에 위치함을 시사한다. 반대쪽 면에서는 음전하를 띠는 중심 기공(central pore)과 양전하를 띠는 바깥 표면(outer surface)을 특징으로 하는 뚜렷한 정전기적 전하 패턴이 관찰된다. 추정적 당전이효소(glycosyltransferase)인 CgeB를 이용한 모델링 및 생화학적 연구는 당화된 당(glycosyl)기(glycosyl group)가 Thr112로 전달되는 방식을 이해하는 데 통찰을 제공한다. 본 연구는 B. subtilis 포자 크러스트의 조립, 당화, 그리고 환경 적응성을 분자 수준에서 이해할 수 있게 하며, 산업적 응용에서 포자 형성을 제어하기 위한 유용한 함의를 제공한다.

바이오필름은 항진균 치료에서 중요한 진전을 의미한다. 특히, 이러한 미니단백질의 병합 적용은 바이오필름 형성을 억제하는 효과를 향상시켰다. 본 연구 결과는 이러한 설계된 미니단백질의 강력한 치료 잠재력뿐 아니라, AI 기반 단백질 설계와 MD 시뮬레이션을 결합함으로써 생의 biomedical 연구를 발전시킬 수 있는 역량을 보여준다.

세균에서 내생포자(endospore) 형성은 가혹한 조건에서 생존하기 위한 핵심 적응 전략이다. 본 연구는 Bacillus cereus에서 포자형성(sporulation)과 발아(germination)에 필수적인 형태형성(morphogenetic) 단백질들의 구조적 및 기능적 역학을 규명하고자 하였으며, 특히 SpoIVA, SpoVID, CotE에 초점을 두었다. 먼저, 외막 포자 코트(outer spore coat)의 무결성을 유지하는 데 필수적인 CotE 단백질을 조사하였다. 크라이오 전자현미경(cryo-electron microscopy) 결과, CotE는 동형삼량체(homotrimeric) 구조를 형성하며, Ca2+에 의해 유도되어 3차원적 다공성 망상체(porous meshwork)로의 올리고머화가 가능함이 확인되었다. 구조 예측에는 Alphafold2를 사용하여, 결함이 있는 다이아몬드-유사 정사면체 결함(diamond-like tetrahedral) 구성에서 CotE의 망상체가 형성되는 원자 수준 모델을 제안하였다. 또한 발아 과정 동안 디피콜린산(dipicolinic acid, DPA)이 이 망상체를 붕괴시키는 것으로 관찰되어, 외막 코트의 신속한 분해(disassembly)를 위한 기전을 시사하였다. 더 나아가 SpoIVA와 SpoVID 간의 상호작용을 분석하여, CotE에 의한 효과적인 코트 형성에 필수적인 특정 결합 결합비(binding stoichiometries)를 규명하였다. SpoVID는 기저층(basement layer)에서의 SpoIVA의 통합을 촉진하고, 동시에 외막 코트의 CotE 망상체와의 결합을 가능하게 하여 포자 코트 층들의 조율된(coordinated) 조립을 돕는다. 이러한 통찰은 세균 내생포자에서의 내성(resilience)과 발아 과정에 대한 이해를 크게 진전시킨다.