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.

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.