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2-1. 효소활성프로파일링(activity-based protein profiling) 기법기반 단백체 분석
효소활성프로파일링(activity-based protein profiling) 기법이란 효소 활성화 자리를 mimic하는 분자에 유기합성을 통한 추가적인biocompatible chemical tag를 붙이는 것 과 같은 화학합성으로 도출된 저분자 화합물을 기반으로 생체분자를 선택적으로 레이블링 및 분석하는 기법으로써, 전통적 방법인 항원-항체 결합을 이용한 단백질 분석과는 다르게 살아있는 세포에 적용이 가능하고 off-target, protein pathway분석을 더욱 정밀하고 효과적으로 모니터링 할 수 있는 장점이 있습니다. 대표적 본 연구실의 단백체 분석방법은 크게 빛에 선택적으로 반응하는 광가교성 작용기를 가지는 저분자 화합물을 활용하는 방법과, 단백질의 아미노산과 공유결합이 가능한 작용기를 형광분자체에 도입시키는 2가지 전략이 있습니다. 전자의 광가교성 전략은 특정 단백질과 상호작용하는 substrate 프로파일링 및 외부 자극에의해 변화되는 세포소기관별 단백체 변화와 연관된 마커 등을 효과적으로 프로파일링 할 수 있는 장점이 있으며 후자의 경우에는 특정 생체분자를 선택적으로 레이블링 하고 모니터링 할 수 있는 장점을 가지고 있습니다. 이러한 전략을 바탕으로 본 연구실은 연구실 자체 system을 통해 화합물개발-질량분석 기분 단백체 분석 전 과정을 연구하고 있으며 이를 바탕으로 특정 질환에 대한 단백체 분석을 수행하고 있습니다.

2-2. 활성 산소종 및 그 대사체를 탐지하는 형광센서 개발
생명체의 대사 작용의 부산물로써 생성되는 활성 화학종은 대표적으로 활성 산소종(reactive oxygen species, ROS)과 reactive nitrogen species (RNS)가 있으며 ROS/RNS에 관한 세포내 항상성은 은 각종 질병으로 인해 비정상적인 상태가 되는 것으로 알려져 있습니다. 이를 극복하기 위한 자가방어기작으로 세포 내에서는 글루타티온(Glutathion, GSH), 시스테인(cysteine)과 같은 바이오티올(biothiol, reactive sulfur species, RSS)의 농도가 높아지는 redox 메커니즘을 가지고 있습니다. 본 연구팀은 이러한 생체내 활성산소 와 관련된 분자들을 형광탐지 할 수 있는 기술을 개발하여 특정 질병 모델에서 발생되는 활성산소 종 및 그 대사체들을 선택적으로 탐지하는 기술을 개발하는 연구를 수행하고 있으며 최근에는 활성화학종 농도를 혈액에서 초고속으로 정밀하게 측정할 수 있는 전기화학발광(electrochemiluminescence, ECL) 기반 분자/나노센서를 연구하고 있습니다.

2-3. 생체 분자영상화를 위한 형광센서 개발
분자영상(molecular imaging)은 살아있는 세포 속에 서 일어나는 다양한 분자수준의 생화학적 변화를 영상화하는 기법으로, 본 연구실에서는 주로 형광을 기반으로 하는 화학센서를 개발하고 있습니다. 일반적으로 좋은 형광센서란 세포내의 다양한 분자들 사이에서 높은 흡광효율, 형광양자효율 과 광안정성을 가지는 분자로 정의합니다. 이와 더불어 최근 용매 혹은 결정상태에서 화합물의 물리화학적 분자적 거동과 연관된 형광세기의 변화에 대한 내용이 보고가 되어지고 있으며 이러한 최신 경향에 맞춰 연구실에는 앞서 설명 드린 형광특성을 가지는 새로운 형광단 혹은 변이체를 개발하고 있으며, 생체분자 표지를 기본특성으로 가지지만 self-aggregation quencing현상을 최소화 하며 높은 aggregation-induced emission특성을 가지는 형광분자 도출을 중점적으로 연구하고 있습니다.

2-4. RNA methylation 프로파일링
RNA염기에 일어나는 화학적 변형(e.g. methylation)은 생명체의 중요한 현상이지만 아직 이를 유도하는 효소나 인자가 명확하게 규명되어 있지 않습니다. mRNA methylation경우 효소 복합체의 정확한 methylation 역할 및 기능이 매우 중요함에도 아직까지 그 생화학적 메커니즘이 밝혀지지 않고 있습니다. 기존의 특정 RNA 변형을 식별하는 일반적 방법으로는 항체를 이용한 변이site을 포함하는 RNA 동정 과sequencing을 통해 변이성을 확인하는 방법이 있지만 대용량스크리닝 기법으로는 적합하지 않은 한계가 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 연구실에서는 RNA의 화학변형을 유도하는 효소의 cofactor유도체를 이용해 기존에 밝혀지지 않은 RNA epigenetic 조절효소를 동정하고, 이들의 생화학적 메커니즘을 규멍하는 연구를 수행하고 있습니다.