유우경 연구실은 생물물리학적 접근을 통해 단백질의 구조와 기능을 심층적으로 탐구합니다. 분자동역학 시뮬레이션, NMR 화학 시프트 분석, 그리고 슈퍼컴퓨팅 기반의 빅데이터 분석 등 첨단 계산 생물물리학 기법을 활용하여 단백질의 3차원 구조 예측, 접힘 메커니즘, 그리고 구조적 변이의 분자적 원리를 규명하고 있습니다. 특히, 무정형 단백질, 아밀로이드 베타, 트랜스싸이레틴 등 다양한 단백질의 앙상블 구조와 응집 현상을 연구하여, 단백질의 안정성과 기능적 네트워크를 해석하고 있습니다. 이 연구실은 단백질-단백질 상호작용 네트워크, 아미노산 간 상호작용, 그리고 단백질의 열역학적·동역학적 안정성에 대한 분석을 통해, 단백질의 돌연변이체 디자인 및 신약 후보 단백질의 개발에도 기여하고 있습니다. 라플라스 행렬, 회귀 모델, 그리고 머신러닝 기반의 예측 모델을 접목하여, 실험적 데이터와 계산적 예측을 통합하는 융합적 연구를 수행합니다. 이러한 연구는 단백질의 구조적 다양성과 기능적 특이성을 이해하는 데 중요한 역할을 하며, 신경계 질환, 암, 감염병 등 다양한 질환의 분자적 기전을 밝히는 데 응용되고 있습니다. 연구실의 주요 성과로는 단백질의 구조 변화에 따른 신호전달 메커니즘 규명, 신약 후보 단백질의 디자인 및 상용화, 그리고 COVID-19 등 감염병 치료제 단백질의 개발 등이 있습니다. 이처럼 생물물리학적 연구를 바탕으로 한 단백질 구조 및 기능 연구는 기초과학과 응용연구를 아우르며, 미래 생명과학 및 의생명공학 분야의 혁신을 선도하고 있습니다.

본 연구실은 전산신경과학적 방법론을 통해 신경계의 신호전달 메커니즘을 분자 수준에서 해석하는 연구를 수행합니다. G 단백질 결합 수용체(GPCR), 이온 채널, 신경전달물질 수용체 등 신경계의 핵심 단백질을 대상으로, 분자동역학 시뮬레이션과 구조생물학적 분석을 통해 신호전달의 구조적·기능적 원리를 규명합니다. 특히, GPCR-트랜스액티베이션, G 단백질-수용체 선택성, 베타-아레스틴의 구조적 변화, 칼슘 채널의 조절 메커니즘 등 다양한 신경신호전달 경로를 심층적으로 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 신경계 질환의 분자적 기전을 밝히는 데 중요한 기여를 하고 있습니다. 예를 들어, 알츠하이머병의 원인 단백질인 아밀로이드 베타의 구조적 변화와 응집, 도파민 및 세로토닌 수용체의 신호전달 특성, 그리고 약물 표적 단백질의 구조적 특이성 등을 분석하여, 신경계 질환의 진단 및 치료 전략 개발에 활용하고 있습니다. 또한, 생성 모델 및 인공지능 기반의 유전자 발현 데이터 분석을 통해, 약물 중독, 저산소증 등 신경계 스트레스 상황에서의 유전자 네트워크 변화도 연구하고 있습니다. 연구실은 신경세포 모델링, 신경계 단백질의 자유에너지 도형 계산, 그리고 신경계 관련 신약후보 단백질의 디자인 등 다양한 융합 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 전산신경과학 및 신경신호전달 연구는 뇌과학, 의생명과학, 신경과학 등 다양한 분야와의 협력을 통해, 미래 신경질환 치료 및 뇌기능 이해에 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.

유우경 연구실은 생물정보학과 인공지능 기술을 융합하여 신약 후보 물질의 발굴과 단백질 디자인에 혁신적인 접근을 시도하고 있습니다. 슈퍼컴퓨팅 기반의 단백질 빅데이터 분석, 생성 모델(GAN) 및 회귀 모델을 활용한 유전자 발현 데이터 해석, 그리고 분자동역학 시뮬레이션을 통한 신약 표적 단백질의 구조 예측 및 기능 분석이 주요 연구 내용입니다. 이러한 연구는 암, 감염병, 신경계 질환 등 다양한 질환의 신약 개발에 직접적으로 응용되고 있습니다. 특히, 가상 스크리닝과 자유에너지 계산을 통해 만성 골수성 백혈병 치료제 후보 물질을 발굴하거나, COVID-19 치료제 단백질의 신규 디자인 및 특성 분석, 그리고 약물 내성 극복을 위한 단백질 변이체 연구 등 실질적인 신약 개발 성과를 창출하고 있습니다. 또한, 유전자 발현 데이터의 시계열 분석 및 중간 조절 유전자 탐색을 통해, 약물 중독 및 신경질환에서의 분자 네트워크를 규명하고, 맞춤형 치료 전략 개발에 기여하고 있습니다. 연구실은 다양한 특허 출원 및 기술이전, 산학협력 프로젝트를 통해 연구성과의 실용화와 상용화에도 적극적으로 나서고 있습니다. 생물정보학과 인공지능 기반 신약 개발 연구는 미래 정밀의료, 맞춤형 치료, 그리고 바이오헬스 산업의 혁신을 이끄는 핵심 분야로 자리매김하고 있습니다.