한양대학교 단백질생명공학기술연구실
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한양대 단백질 생명공학 기술연구실은 다양한 효소 및 단백질 관련 연구를 지난 20년간 진행해오고 있습니다. 그 중에서도 단백질 생명공학 기술연구실 (윤문영 교수)의 질병 진단 및 치료제 개발이 주요 연구입니다. 생명현상의 메커니즘 및 각 분자들의 기능을 이해하기 위하여 각 생명체를 구성하는 분자들의 특성을 규명하고, 분자가 하나의 생명체를 이루는데 어떻게 관여하는지를 이해하는데 집중하고 있는 연구실은 나아가 유전자 재조합 기술을 이용한 신기능성 물질의 개발에 이바지할 인재를 육성하는데 만전을 기하고 있습니다. 약 20년 동안 6명의 박사 및 28명의 석사를 배출하였으며 대학교수, 기업 및 출연 연구소 등의 다양한 분야에서 관련 분야 연구에 매진하고 있습니다.
● 독창적이고 폭넓은 연구 지원 통해 질병의 진단 및 치료 개발의 산실
본 연구실에서는 윤문영 교수 이하 13명의 박사 후 연구원 및 석박사 과정의 학생들이 생화학 이론을 기반으로 하여 세균, 동식물 나아가 인체의 중요한 대사경로에 주요 역할을 하는 효소 및 단백질들에 관한 기능 및 구조 연구를 진행하고 있습니다. 본 실험실에서는 생체 내 화학반응을 조절하는 다양한 단백질 유전자 재조합을 이용하여 대량 생산 및 분리를 유도하고 이를 이용하여 이들의 역할을 규명하는 다양한 연구에 대해 진행 중에 있습니다. 특히 생화학적 또는 분자생물학적 기술들을 응용하여 새로운 진단, 치료법을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다.
나노소자/소재를 이용한 첨단 바이오나노센서 기술 개발 및 이를 활용한 질병진단 및 건강 모니터링 기술 개발을 위해 다양한 질병 진단 관련 유전자나 단백질을 이용, 독창적인 초고감도 질병 진단 방법을 개발하고 있습니다. 이를 위해 펩타이드(peptide)로 불리는 작은 단백질 조각을 파지(phage)에 발현하여 선별하는 파지-디스플레이(Phage Display)기술을 사용하여 질병 진단 마커에 결합하는 펩타이드를 발굴하는 연구를 하며, 진단 탐침자 개발 외에도 세균성 질병 치료제 개발을 위하여 세균 내의 생존 필수 효소를 이용하여 타깃 효소의 활성을 억제하는 화합물 등을 선별하고 구조분석을 통한 정확한 약효점 분석 등을 위해 고속 검정 시스템을 개발하는 연구를 진행하고 있습니다.
1. Development of novel drugs as therapeutics
? Analysis of proteins of toxin-challenged cell by Proteomics
? Development of high-throughput assay
: 화합물 라이브러리를 이용한 타겟 단백질의 Hit compound 스크리닝 및 약효점 분석
? 화합물 라이브러리를 통한 억제제 (inhibitor) 스크리닝
? Synthesis of chemical inhibitors based on structure modeling work 단백질 구조 모델링 작업을 기초로 한 화합물 저해제의 합성
: Analysis of pharmacophores of hit compounds using QSAR Evaluation of cellular cytotoxicity
- High-throughput assay systems in our labs (1)
? 고처리량 (High-throughput) 및 full-length native substrate 사용
: 기질 단백질의 아미노 말단에 GST (26 kDa)가 융합되어진 형태로 발현하여 절단반응여부를 쉽게 관찰할 수 있게 준비하여 이를 multiwell plate 에 고정 시켜 고처리량법에 맞게 제작.
? 반응물과 결과물의 분리
: 반응에 사용되는 기질을 고체 지지체 (solid support)에 고정시켜 반응을 시킴으로써 치사요소에 의한 절단반응이 진행된 뒤 반응용액, 효소, 절단되어진 기질의 부분을 고체 지지체에서 피펫을 이용하여 용이하게 제거하여 화합물 라이브러리 스크리닝시 발생할 수 있는 signal complexity, quenching 등을 제거함.
? 효소 반응성 최대화
: 기질을 고체 지지체에 고정시킬 때 특정한 방향 (a defined orientation)으로 고정시킴으로써 반응여부에 따른 결과를 보다 증폭시킴.
? 반응결과의 정량화 및 높은 민감도
- High-throughput assay systems in our labs (2)
? A chimeric transcription factor (cGal4) harboring protease substrate between DNA binding domain and transactivation domain of Gal4 is prepared. Protease and the cGal4 are co-expressed in yeast cells and the cleavage of substrate can be determined by examination of cGal4-controlled reporter gene expression, including cell growth.
- 신규 항생제 타겟을 위한 병원체 신진대사 효소 억제제 스크리닝
? 병원체의 필수 신진대사에 관련된 효소를 타겟으로 한 새로운 항생제개발의 가능성을 타진하기 위해서 AHAS 효소의 신규 항생제 타겟의 중요점은 해당 효소는 병원 미생물 존재하지만 동물(사람)에는 없는 효소로 항생제 개발 시 부작용을 최소화 할 수 있으며 병원체의 신진대사에 공통적 대사경로를 조절하는 단백질임으로 다양한 병원체에 대한 항균 스펙트럼을 기대할 수 있음.
2. Development of ultra-sensitive diagnostics
- Identification of specific biomarkers
? 탄저 (PA, LF, ATR), 각종 암 (CD133, CD44, Bcl-2, Her2, Sox2, PKC 등), 알츠하이머 등 신경 관련 인자 (amyloid beta(Ab42), TDP), 농작물 역병 (phytophthora capsici tubulin-alpha, beta)
- Screening of small molecules with different binding sites and high affinities
: 페이지 디스플레이(Phage display), 셀렉스 (SELEX) 기술을 이용한 바이오패닝을 통한 펩타이드 및 압타머 발굴
- Construction of Complex Functional Polymer for enhanced binding and detection
? 저분자탐침들은 항체에 비해 감도가 떨어지는 단점을 보안을 위해 다중인식펩타이드고분자 (Polyvalent directed peptide polymer, PDPP) 융합 기술 개발
? 이 기술은 진단대상체 인식용 펩타이드를 고분자 사슬형으로 결합시켜 하나의 펩타이드의 결합으로 다른 인식부의의 펩타이드도 진단대상체에 결합하게 되는 협동성 (cooperativity)을 갖는 특성을 가짐으로써 기존의 항체를 이용한 표적단백질과의 결합보다 100-1000 배 정도의 높은 감도 얻음.
- Design of Field-ready and multiplex sample analytic System
? 더불어 생화학적인 연구 방법 및 물리, 화학적인 방법을 토대로 생체 고분자 물질의 도입에 따른 저분자 물질 (펩타이드, 압타머 등)의 다양화로 진단용 래피드 키트를 개발, 질병을 조기에 진단, 치료할 수 있는 발판을 만들고자 노력하고 있음.
? 또한 신호검출의 한계를 극대화시키기 위한 나노구조체인 산화아연 나노막대 (Zinc Oxide nanorod)를 도입, 형광신호증폭을 통해 탄저 독소 단백질의 검출한계를 1.5 ag/ml (1.5X10-18 g/ml) 수준까지 낮춰 기존의 항체시스템 (10-9~10-12 g/ml) 보다 낮은 농도까지 탄저균을 검출할 수 있는 새로운 초고감도 바이오나노융합 진단법 개발.
? Adv. Mater., Article first published online
: Ultrasensitive Diagnosis for an Anthrax-Protective Antigen Based on a Polyvalent Directed Peptide Polymer Coupled to Zinc Oxide Nanorods
: 다중인식펩타이드고분자 (PDPP) 관련 연구는 2011년 10월 재료공학분야의 세계적 권위 학술지 어드밴스드 머티리얼 (Advanced Materials)에 발표함. 본 논문은 나노소자/소재를 이용한 첨단 바이오나노센서 기술 개발 및 이를 활용한 질병진단 및 건강 모니터링 기술 개발을 위해 생화학무기에 사용되는 탄저균의 조기 진단 방법 개발에 대한 내용임.
본 연구실은 대학원생과 학부생들이 자유로운 분위기 속에서 자신이 연구하고자 하는 내용을 마음껏 연구할 수 있는 분위기가 조성되어 있습니다. 지도교수와의 랩미팅 및 1:1 면담을 통해 세세한 부분까지 교육과 지도가 이루어지고 있고 정부출연과제 및 산학협동과제를 통해 다양하고 풍부한 연구지원을 받을 수 있습니다.
석박통합과정 학생들은 기본적으로 KSBMB, 대한화학회와 같은 국내외 생화학학회에 연 1회 이상 참석을 해서 자신의 연구 성과를 발표함과 동시에 다양한 해외 연구자들과의 교류 경험을 가지게 됩니다. BK21 등 연구비 지원을 통한 등록금 지원과 인건비까지 지원해주고 있으며, 학부생들의 경우에 지도교수 및 석사과정의 지도하에 다양한 주제에 대해 졸업 연구 등을 수행하고 있습니다. 또한, 연구원들의 협동과 단합을 위하여 MT 등 다양한 연구 외 활동에도 힘쓰고 있습니다.
본 연구실은 한양대학교 자연과학대학 3층 328호에 위치하고 있습니다.연구에 관심과 열정이 있으신 분들에게 저희 연구실은 언제나 열려 있습니다.전화: 02) 2220-0946, 0959Home page: http://www.chem.hanyang.ac.kr:8001/hanyang/professor4/E-mail: myyoon@hanyang.ac.kr
