| 초록 |
연구개요 ❍ 트랜스포터 중에서 가장 큰 패밀리를 형성하는 ABC (ATP-binding cassette) 트랜스포터는 지난 30년 동안 구조 및 기능 연구가 가장 활발히 진행된 세포막 단백질 군임. 본 연구에서는 ABC transporter의 대표적 모델 시스템인 maltose transporter를 이용하여 maltose 결합, ATP 결합 및 ATP 가수분해로 인한 구조 전이 과정을 XFEL 가속기를 이용한 SFX (serial femtosecond X-ray crystallography) 방법으로 규명하고자 함. ❍ ABC 트랜스포터의 시분해 구조 전이 연구를 수행하기 위해 다음의 세 가지 접근 방법을 이용하고자 함. (1) 기질 결합에 따른 표적 단백질의 구조 전이 과정을 추적함. maltose 결합 부위를 씨스테인으로 치환한 MBP 돌연변이를 만든 후 씨스테인에 결합 가능한 광분해성 화합물과 함께 결정화함. UV 펌프 레이저를 이용하여 블로킹하고 있는 화합물을 제거한 후 maltose 결합에 의한 트랜스포터의 구조 변화를 관찰함. (2) ATP 결합에 의한 표적 단백질의 구조 변화를 추적함. 이를 위해 ATP 결합 부위에 광분해성 화합물이 결합할 수 있도록 씨스테인을 삽입하고, 동시에 ATP 가수분해에 핵심적인 아미노산을 돌연변이하여, ATP는 결합하지만 가수 분해는 불가능하도록 만듬. UV 레이저를 이용하여 블로킹하고 있는 화합물을 제거한 후 ATP 결합에 의한 maltose transporter의 구조 변화를 관찰함. (3) ATP 가수분해에 의한 표적 단백질의 전체 구조 변화 과정을 규명함. 현재까지 ATP 가수분해 후 ABC 트랜스포터에 대한 구조 정보는 전무한 상황임. 이를 위해 결정 용액에 포함된 케이지 ATP를 광분해 반응으로 활성화시켜 ATP 가수분해로 의해 일어날 수 있는 maltose transporter의 모든 구조 변화를 관찰함. 연구 목표대비 연구결과 ❍ 연구 1차년도에는 표적 단백질의 대량 생산 및 나노 결정의 대량 생성 조건, 케이지 화합물 결합 및 분해 조건 등을 스크리닝함. ❍ 연구 2차년도에는 광분해성 화합물의 결합 및 광반응 분해조건을 테스트 하였으며, 광분해성 화합물이 결합한 MBP와 maltose transporter의 결합 조건을 확립하였음. ❍ 연구 3차년도에는 나노 결정의 대량 생산 조건, 인젝터를 통한 단백질 결정 샘플 분사 조건 등을 테스트 하였으며, 데이터 프로세싱 결과 4세대 가속기 XFEL을 이용한 단백질의 시분해 구조전이 연구 가능성을 확인하였음. 연구개발결과의 중요성 ❍ 본 연구의 성공적인 수행은 세포막을 통하여 분자를 이동시키는 많은 다른 트랜스포터들의 작동 메커니즘 연구도 가능하도록 할 것임. ❍ 본 연구를 통하여 개발된 새로운 시분해 구조연구 기법은 수많은 단백질의 구조연구에 활용될 것으로 기대되며, 구조생물학 발전에 새로운 전기를 마련할 것임. ❍ 본 연구를 통하여 세포막 단백질의 자세한 작용 메커니즘을 이해할 수 있게 된다면 이는 의약품개발을 위한 핵심적인 정보를 제공할 뿐만 아니라 국내외 제약 산업의 성장에도 크게 기여할 수 있을 것임. (출처 : 요약문 2p) |
