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서울대 구조생화학 연구실

서울대학교 화학부

이형호 교수

Molecular Dynamics Simulation

Ion Channels

Molecular Dynamics Simulations

서울대 구조생화학 연구실

화학부 이형호

서울대학교 구조생화학 연구실은 막단백질의 구조와 기능, 그리고 이들의 신호전달 메커니즘을 분자 수준에서 규명하는 데 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 G-단백질 결합 수용체(GPCRs), 이온 채널 등 다양한 막단백질을 대상으로 첨단 구조생물학적 기법을 활용하여 세포 내외부의 신호전달 과정을 심층적으로 연구합니다. 연구실은 크라이오-전자현미경(cryo-EM), X-선 결정학(x-ray crystallography) 등 최신 분석기술을 바탕으로, 막단백질의 3차원 구조를 원자 수준에서 밝히고 있습니다. 이를 통해 단백질의 활성화, 조절, 신호전달 등 복잡한 생명현상의 분자적 기전을 해명하고, 생화학적, 생물물리학적, 세포생물학적 연구를 병행하여 구조와 기능의 연관성을 체계적으로 탐구합니다. 또한, 본 연구실은 구조 기반 신약 개발(Structure-based Drug Discovery, SBDD)에 적극적으로 참여하고 있습니다. 단백질 구조 정보를 활용하여 새로운 치료 표적을 발굴하고, 약물 결합 부위의 특성을 분석함으로써 효능과 선택성이 뛰어난 신약 후보물질을 설계합니다. 분자 약리학, 단백질 공학, 질량분석 등 다양한 융합적 연구 방법을 적용하여 실제 임상적 가치가 높은 혁신적 치료제 개발에 기여하고 있습니다. 단백질-막 상호작용 및 신호전달 메커니즘 연구는 신경계, 면역계, 대사질환 등 다양한 생리적 및 병리적 현상과 밀접하게 연관되어 있습니다. 본 연구실은 이러한 연구를 통해 질병의 원인 규명과 진단, 치료법 개발에 중요한 단서를 제공하고 있습니다. 서울대학교 구조생화학 연구실은 기초과학의 심층적 탐구와 더불어, 실제 의학 및 바이오산업에 응용 가능한 연구를 지향합니다. 학부생, 대학원생, 연구원 등 다양한 인재들이 함께 협력하며, 미래 생명과학 및 의약학 발전에 기여하고자 노력하고 있습니다.

Molecular Dynamics Simulation
Ion Channels
Molecular Dynamics Simulations
막단백질의 구조생물학 및 기전 연구
서울대학교 구조생화학 연구실은 막단백질, 특히 G-단백질 결합 수용체(GPCRs)와 이온 채널의 구조와 기능을 심도 있게 연구하고 있습니다. 막단백질은 세포막을 통해 신호를 전달하거나 이온을 운반하는 등 생명현상에서 핵심적인 역할을 담당합니다. 본 연구실은 이러한 막단백질의 3차원 구조를 규명함으로써, 세포 내외부의 신호전달 메커니즘을 분자 수준에서 이해하고자 합니다. 이를 위해 크라이오-전자현미경(cryo-EM)과 X-선 결정학(x-ray crystallography) 등 첨단 구조생물학적 기법을 적극적으로 활용하고 있습니다. 이러한 기술을 통해 GPCR, 이온 채널, 막수용체 등 다양한 막단백질의 원자 수준 구조를 밝히고, 이들의 활성화 및 조절 메커니즘을 규명합니다. 또한, 생화학적, 생물물리학적, 세포생물학적 분석을 병행하여 구조와 기능의 연관성을 체계적으로 탐구합니다. 이러한 연구는 막단백질의 신호전달 경로와 세포 내외 환경 변화에 대한 반응을 이해하는 데 중요한 기초를 제공합니다. 더 나아가, 다양한 질병과 연관된 막단백질의 이상 신호전달을 규명함으로써, 새로운 치료 표적 발굴 및 약물 개발에 기여할 수 있습니다.
구조 기반 신약 개발(Structure-based Drug Discovery)
구조생화학 연구실은 단백질의 3차원 구조 정보를 바탕으로 신약 후보물질을 발굴하는 구조 기반 신약 개발(Structure-based Drug Discovery, SBDD)에 주력하고 있습니다. 특히 암, 신경계 질환 등 다양한 질병의 치료 표적이 되는 막단백질 및 수용체의 구조를 규명하고, 이 정보를 활용하여 새로운 약물의 설계와 최적화를 시도합니다. 연구실은 크리스탈 구조 및 크라이오-EM 구조를 활용하여 약물 결합 부위를 정확히 파악하고, 분자 수준에서 약물-표적 단백질 간 상호작용을 분석합니다. 이를 통해 기존 약물의 한계를 극복할 수 있는 새로운 화합물의 도출과, 효능 및 선택성이 향상된 신약 후보의 개발이 가능해집니다. 또한, 단백질 공학, 분자 약리학, 질량분석 등 다양한 융합적 연구 방법을 적용하여 신약 개발의 효율성과 성공 가능성을 높이고 있습니다. 이러한 구조 기반 신약 개발 연구는 기초과학과 응용연구의 경계를 허물며, 실제 임상적 가치가 높은 혁신적 치료제 개발에 직접적으로 기여할 수 있습니다. 궁극적으로는 환자 맞춤형 치료 전략 수립과 미래 의학 발전에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
단백질-막 상호작용 및 신호전달 메커니즘 규명
본 연구실은 단백질과 생체막 간의 상호작용 및 이로 인한 신호전달 메커니즘을 심층적으로 연구합니다. 세포막은 다양한 수용체와 채널 단백질이 존재하는 복잡한 환경으로, 이들 단백질이 외부 신호를 인식하고 세포 내부로 전달하는 과정은 생명현상의 핵심입니다. 연구실은 이러한 단백질-막 상호작용의 분자적 원리를 규명하여, 세포 신호전달의 전체적인 흐름을 이해하고자 합니다. 이를 위해 형광 크로마토그래피(FSEC), 생화학적 재구성, 세포 이미징 등 다양한 실험적 접근법을 활용합니다. 또한, 질량분석, 분자역학 시뮬레이션 등 첨단 분석기법을 도입하여 단백질의 구조적 변화와 기능적 특성을 정밀하게 분석합니다. 이러한 다각도의 연구는 신호전달 경로의 복잡성과 조절 메커니즘을 해명하는 데 큰 기여를 하고 있습니다. 이 연구는 신경계, 면역계, 대사질환 등 다양한 생리적 및 병리적 현상과 밀접하게 연관되어 있습니다. 단백질-막 상호작용의 이상은 여러 질병의 원인이 될 수 있으므로, 본 연구실의 성과는 질병의 진단 및 치료법 개발에도 중요한 단서를 제공할 수 있습니다.
1
Angew. Chem. Int. Ed.
공소연
Angew. Chem. Int. Ed., 2025
2
Nat. Struct. Mol. Biol.
원종대
Nat. Struct. Mol. Biol., 2025
3
Nat. Commun.
조화진
Nat. Commun., 2024