활성산소는 산소호흡의 부산물로서 생기며 반응성이 매우 높다. 따라서 세포내의 유전자, 지질, 단백질과 무작위적으로 반응해 유해한 효과를 일으키며 노화의 주범으로 알려져 왔다. 그러나 최근 연구결과로 활성산소는 무작위적인 효과뿐 아니라 능동적으로 세포기능을 조절한다는 것이 밝혀졌고 이러한 조절기능은 세포성장, 분화, 사멸에 핵심적인 역할을 한다.
본 연구실에서는 활성산소가 세포기능단백질의 구조를 변환시키고 이어서 세포기능을 스위치 한다는 것을 단백질삼차구조 규명을 통해서 입증하였고 이후 이러한 가설이 여러 후속연구를 통하여 입증되었다. 최근에는 활성산소가 중요하게 작용하는 암, 뇌졸중, 심장질환 등의 질병의 치료방법을 모색하기 위하여 관련단백질의 삼차구조연구, 구조기반 신약설계의 연구를 진행하고 있다.
본 연구실에서는 활성산소에 의해 기능이 조절되는 탈인산화효소의 단백체 수준 구조/기능 연구가 진행되고 있으며 세포저산소 단백질, 활성산소 생성단백질의 구조기능연구가 진행되고 있다. 세포의 기능을 세포내외부에서 조절할 수 있는 치료용 항체를 이용한 단백질 기능조절기술을 개발하고 있다. 또한 세포 및 혈액의 미량단백질 분석을 통하여 질환진단을 가능하게 하는 바이오마커 발굴 연구도 진행되고 있다.
이러한 연구를 위하여 본 연구실에서는 단백질 결정분석기술, 질량분석기술을 포함한 다양한 기기분석 및 생화학적 기법들을 사용하고 있다. 이러한 생명현상 연구와 더불어서 X-선 자유전자레이저 (XFEL) 를 이용한 4세대 가속기 개발 및 응용연구를 추진하고 있는데 이 기술을 통하여 질병기작 규명에 필수적인 막단백질의 구조연구가 용이해 질 것이며, 세포내부의 역동적인 현상을 원자수준에서 규명하는 바이오이미징이 가능할 것이다.
1. 세포스위치기작
- 세포스위치단백질의 구조기능연구
- 활성산소 관련 단백질 구조스위치
- 단백체수준의 단백질탈인산화효소 의 구조기능연구
- 세포저산소상태 관련 단백질 및 활성산소생성 단백질 연구
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2. 구조기반 치료제
- 질병단백질의 저해제 질환치료 응용
- 표적단백질의 원자수준 삼차구조를 이용한 조절제의 가상검색
- 조절제와 단백질의 복합체 구조연구
- 암, 뇌졸중, 심장질환의 치료제
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3. 질환 바이오마커
- 혈청과 조직에 있는 미량단백질 및 화합물 분석을 통하여 질환 진단
- 고해상도 질량분석기법의 응용
- 다중반응모니터링 기술 응용
- 단백질 탈인산화효소 패밀리의 정량적 프로파일링
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4. 치료용 항체
- 치료용 항체의 구조기능 연구
- 구조적 정보에 근거한 고효능의 치료용 항체 설계
- 세포내부의 신호전달과정을 조절하기 위한 항체대체 단백질의 개발
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5. 바이오이미징
- X-선 자유전자 레이저 기술의 응용
- 4세대 가속기의 건설
- 결정과정을 거치지 않고 막단백질의 구조를 규명하는 기술개발
- 세포내의 역동적인 생명현상을 규명할 수 있는 원자수준 해상도의 바이오이미징
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