이 연구 주제는 세포 내 유전자 발현 조절의 핵심 단위인 뉴클레오좀과 크로마틴 복합체의 구조와 기능을 분자 수준에서 이해하는 데 초점을 둔다. 연구실은 구조분자생물학과 구조생물학을 기반으로, 크로마틴 응축, 히스톤 변형, 중심절 기능, 히스톤 샤페론 및 ATPase 기반 리모델링 인자들의 상호작용을 통합적으로 규명한다. 특히 유전자 발현의 온·오프를 결정하는 거대 단백질 복합체의 구조적 조직 원리와 다이나믹한 전환 과정을 밝히는 것이 핵심 목표이다. 이를 위해 초저온전자현미경(cryo-EM), 초저온전자토모그래피(cryo-ET), 핵자기공명, 생화학 분석, 단백질 복합체 재구성, 돌연변이 기반 기능 분석 등 다양한 방법론을 결합한다. 연구실은 Yta7/ATAD2 계열 ATPase, CENP-A 침착, PRC 계열 조절 인자, 히스톤 메틸화 효소 등 크로마틴 항상성과 질병 연관성이 높은 표적을 다룬다. 이러한 접근은 단순한 정적 구조 규명을 넘어, 복합체의 조립·해체·활성화 과정과 같은 시간적 변화를 해석하는 데 강점을 가진다. 이 연구는 에피제네틱 조절 이상이 암, 신경퇴행성 질환, 발달 이상과 연결된다는 점에서 높은 의의를 가진다. 크로마틴 조절 기작을 구조적으로 이해하면 질환 원인 규명뿐 아니라 정밀한 약물 표적 발굴로도 이어질 수 있다. 따라서 본 주제는 기초 생명과학의 중요한 질문에 답하는 동시에, 구조기반 신약개발과 질환 치료 전략 수립을 뒷받침하는 핵심 연구축이라 할 수 있다.

이 연구 주제는 단백질의 자기조립 성질을 활용해 새로운 기능성 나노구조체를 설계하고, 이를 표적 치료 및 바이오의료 응용에 연결하는 데 목적이 있다. 연구실은 바이러스 유사 입자(VLP), 클라트린 기반 조립체, 덴드리머형 초분자 단백질 조립체 등 다양한 단백질 아키텍처를 구축하며, 크기·다가성·자극 반응성을 정밀하게 제어하는 전략을 개발하고 있다. 이러한 시스템은 생체적합성이 높고 분자 수준에서 설계가 가능하다는 점에서 차세대 전달체로 주목받는다. 대표적으로 pH 반응형 바이러스 유사 입자는 중성 환경에서는 안정적으로 조립되고 산성 환경에서는 해체되도록 설계되어, 종양 미세환경과 같은 특정 조건에서 선택적으로 약물을 방출할 수 있다. 또한 단계적 반복 성장 방식의 단백질 덴드리머는 크기와 표면 결합 수를 조절할 수 있어 높은 avidity를 구현하며, 세포 표적화와 단백질 화물 전달 효율을 높인다. 여기에 인간 유래 클라트린 조립체를 이용한 전달 플랫폼, 브루셀라 BP26 기반 자기조립 나노백신 등도 포함되어, 연구 방향이 치료제 전달에서 백신 플랫폼까지 확장되고 있다. 이러한 연구는 단백질 전달의 한계였던 불안정성, 낮은 표적성, 제한된 적재 능력을 극복하는 데 기여한다. 특히 항원 제시, 종양 표적 독성 단백질 전달, 감염병 및 암 백신 개발 등으로 응용 범위가 넓어 translational research 관점에서도 중요하다. 결과적으로 본 주제는 구조생물학적 설계 원리를 실제 바이오소재와 치료 플랫폼으로 전환하는 연구실의 대표적인 응용 연구 축이다.

이 연구 주제는 질병과 직접적으로 연결된 단백질 및 단백질 복합체의 구조를 규명하고, 이를 바탕으로 치료 표적과 조절 화합물을 발굴하는 구조기반 신약개발 연구이다. 연구실은 단백질 구조, 분자 상호작용, 효소 활성 조절 메커니즘을 분석하여 질환의 분자적 원인을 해석하고, 이를 치료 전략으로 연결하는 데 주력한다. 특히 백혈병 관련 ASH1L 히스톤 메틸화 효소 억제제 특허와 같은 성과는 구조생물학이 실제 약물 후보 개발로 이어질 수 있음을 보여준다. 또한 헌팅턴병과 같은 퇴행성 뇌질환의 원인 단백질인 헌팅틴과 그 관련 복합체를 구조적으로 분석하여, 병적 폴리글루타민 확장이 단백질 기능과 상호작용 네트워크에 미치는 영향을 규명하고 있다. 이 과정에서 AI·딥러닝 기반 분석과 구조생화학을 결합하여 복합체 동정, 기능 예측, 타깃 발굴의 효율을 높이는 융합형 접근도 수행한다. 더불어 대형 장비 인프라와 기업지원 플랫폼 구축 사업을 통해 cryo-EM, 가속기, 분자설계 기술을 신약발굴 전주기에 연결하려는 점도 특징적이다. 이 연구의 의의는 단순한 기전 해석을 넘어, 실제 치료제 개발과 산업적 확산까지 시야에 두고 있다는 데 있다. 구조기반 접근은 표적 단백질의 결합 포켓, 활성 조절 부위, 복합체 안정화·불안정화 메커니즘을 정밀하게 제시하므로 후보물질 설계와 최적화에 매우 유리하다. 따라서 본 주제는 기초 구조생물학, 질환 생물학, 약물개발 플랫폼을 연결하는 연구실의 전략적 연구 방향을 잘 보여준다.