강성민 연구실
약학과
강성민
강성민 연구실은 약학과를 기반으로 세균의 독소-항독소 시스템을 중심으로 한 구조생물학 및 신약 개발 연구를 선도하고 있습니다. 연구실은 X-선 결정학, NMR, 분자생물학 등 다양한 첨단 기법을 활용하여, 병원성 세균의 생존과 항생제 내성에 관여하는 분자 메커니즘을 규명하고 있습니다. 특히, 결핵균, 폐렴구균, 폐렴간균 등 인류 건강에 중대한 영향을 미치는 세균의 TA 시스템을 집중적으로 연구하여, 세균의 생존 전략과 항생제 내성의 근본 원인을 밝히고 있습니다.
연구실의 주요 연구 분야는 독소-항독소 시스템의 구조 및 기능 해석, 그리고 이를 기반으로 한 항생 펩타이드 및 신약 후보 물질 개발입니다. 다양한 세균의 TA 시스템에 대한 3차원 구조 분석을 통해, 독소와 항독소의 상호작용, DNA 및 RNA 결합 메커니즘, 활성 조절 원리 등을 분자 수준에서 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 세균의 생존 및 병원성 조절에 대한 새로운 이해를 제공하며, 항생제 내성 극복을 위한 혁신적 치료 전략 개발로 이어지고 있습니다.
특히, 연구실은 구조 기반 신약 개발에 있어 독창적인 접근법을 제시하고 있습니다. TA 시스템의 구조 정보를 바탕으로, 독소 활성화 또는 항독소 저해를 유도하는 펩타이드 및 저분자 화합물을 설계하여, 실제 세균 사멸 효과를 검증하고 있습니다. 이러한 연구 결과는 국내외 특허 출원 및 다수의 국제 학술지 논문 발표로 이어지고 있으며, 다제내성균 및 슈퍼박테리아에 대응할 수 있는 새로운 항생제 개발에 실질적으로 기여하고 있습니다.
연구실은 또한 다양한 세균 단백질의 구조-기능 관계를 체계적으로 분석하여, 약물 결합 부위의 특이성과 신약 표적의 가능성을 탐구하고 있습니다. 이를 통해 맞춤형 항생제 및 치료제 개발의 기반을 마련하고 있으며, 국내외 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해 연구 성과의 실용화에도 힘쓰고 있습니다.
이처럼 강성민 연구실은 구조생물학적 연구와 신약 개발을 융합하여, 항생제 내성 문제 해결과 감염병 대응에 중요한 역할을 하고 있습니다. 앞으로도 연구실은 지속적인 연구 역량 강화와 혁신적 연구 성과 창출을 통해, 글로벌 보건 문제 해결에 기여할 것으로 기대됩니다.
Structural Biology
Antimicrobial Agents
Antibacterial Agents
독소-항독소 시스템의 구조 및 기능 연구
강성민 연구실은 세균의 생존과 병원성에 중요한 역할을 하는 독소-항독소(toxin-antitoxin, TA) 시스템의 구조적 및 기능적 특성을 심도 있게 연구하고 있습니다. 이 시스템은 세균이 환경 스트레스에 대응하고 항생제 내성을 획득하는 데 중요한 역할을 하며, 다양한 병원성 세균에서 발견됩니다. 연구실에서는 결핵균(Mycobacterium tuberculosis), 폐렴구균(Streptococcus pneumoniae), 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae) 등 주요 병원성 세균의 TA 시스템을 대상으로, X-선 결정학, NMR, 분자생물학적 기법을 활용하여 복합체의 3차원 구조와 상호작용 메커니즘을 규명하고 있습니다.
이러한 연구를 통해 각 독소와 항독소 단백질의 결합 방식, 활성 조절 메커니즘, DNA 및 RNA와의 상호작용 등 세부적인 분자 수준의 정보를 밝혀내고 있습니다. 특히, TA 시스템 내에서 독소 단백질의 활성 부위와 항독소의 저해 메커니즘을 규명함으로써, 세균의 생존 전략과 항생제 내성의 분자적 기초를 이해하는 데 기여하고 있습니다. 또한, 다양한 TA 시스템의 비교 분석을 통해 세균 종별로 특이적인 조절 메커니즘과 진화적 차이를 탐구하고 있습니다.
이러한 구조 및 기능 연구는 새로운 항생제 표적 발굴에 중요한 단서를 제공하며, 실제로 연구실에서는 TA 시스템을 저해하거나 활성화하는 펩타이드 및 저분자 화합물의 개발로 이어지고 있습니다. 이를 통해 기존 항생제에 내성을 보이는 슈퍼박테리아에 대한 새로운 치료 전략을 제시하고 있으며, 향후 감염병 대응 및 신약 개발 분야에서 큰 파급 효과가 기대됩니다.
구조 기반 항생 펩타이드 및 신약 후보 개발
연구실은 세균의 독소-항독소 시스템을 표적으로 하는 구조 기반 항생 펩타이드 및 신약 후보 물질 개발에 주력하고 있습니다. 기존 항생제의 내성 문제를 극복하기 위해, 세균 내 TA 시스템의 구조적 정보를 바탕으로 독소 활성화 또는 항독소 저해를 유도하는 펩타이드 및 저분자 화합물을 설계합니다. 이 과정에서 X-선 결정 구조, NMR, 분자 시뮬레이션 등 첨단 구조생물학적 기법이 적극적으로 활용되고 있습니다.
특히, 결핵균과 폐렴구균 등 인류 건강에 위협이 되는 병원성 세균의 TA 시스템을 표적으로 하는 펩타이드의 개발은 국내외 특허로도 이어지고 있습니다. 예를 들어, 결핵균의 VapBC, MazEF 등 다양한 TA 시스템의 구조를 바탕으로, 항독소와의 결합을 방해하거나 독소의 활성화를 촉진하는 펩타이드가 설계되어 실제 세균 사멸 효과가 검증되었습니다. 이러한 펩타이드는 기존 항생제와는 다른 작용기전을 가지므로, 다제내성균(MDR) 및 광범위내성균(XDR)에 대한 새로운 치료 옵션으로 주목받고 있습니다.
연구실은 또한 구조 기반 신약 개발의 효율성을 높이기 위해, 다양한 세균 단백질의 구조-기능 관계를 체계적으로 분석하고, 약물 결합 부위의 특이성을 규명합니다. 이를 통해 맞춤형 항생제 및 치료제 개발의 가능성을 넓히고 있으며, 실제로 여러 국제 학술지에 관련 연구 결과를 발표하고, 국내외 특허를 출원하는 등 활발한 연구 성과를 내고 있습니다.
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Structural and Functional Insight Into YefM-YoeB Complex of Toxin-Antitoxin System From Streptococcus pneumoniae
이용찬, 강훈석
Journal of Cellular Biochemistry, 2024
2
Structural insight into the distinct regulatory mechanism of the HEPN?MNT toxin-antitoxin system in Legionella pneumophila
전차희, 김흥완, 강진모, 최유리
Nature Communications, 2024
3
Stapled Peptides: An Innovative and Ultimate Future Drug Offering a Highly Powerful and Potent Therapeutic Alternative
Biomimetics, 2024
1
폐렴구균 및 폐렴간균 유래의 독소-항독소 시스템을 기반으로 한 항생제 개발