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강성민
강성민(Sung-Min Kang) 저자 이메일 보기
서울대학교
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라이카코리아는 BRIC 후원기관입니다.
Functional details of the Mycobacterium tuberculosis VapBC26 toxin-antitoxin system based on a structural study: insights into unique binding and antibiotic peptides
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

최근 인체에 심각한 감염성 질환을 유발하고 항생제에 듣지 않는 내성균이 출현하는 등 사회, 경제적 문제가 대두되고 있습니다. 저희 연구팀은 결핵균 독소-항독소 시스템 관련 단백질들의 구조 연구를 수행하고, 이러한 구조적 정보를 바탕으로 새로운 개념의 항생제 개발을 제안하고 있습니다. 항생제 표적 단백질의 선정을 시작으로 단백질 구조 분석, 구조-기능 상관관계의 규명, 리드화합물 설계, 유도체 합성 등의 일련의 과정들은 기초과학 연구를 통해 도출되는 지식과 새로운 발견이 임상연구로 이어질 수 있는 좋은 본보기가 되리라 예상됩니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

저희 연구팀이 추구하는 구조기반 신약 발굴법에서 독소-항독소 단백질의 구조정보는 필수적입니다. 예를 들면 독소 단백질의 구조정보를 이용하여 독소 활성 부위와 유사한 단백질 및 펩타이드성 약물을 개발할 수 있으며, 독소 단백질과 항독소 단백질의 구조정보를 이용하여 독소와 항독소의 결합을 방해하는 활성부위 저해제를 만들 수도 있습니다. 이러한 과정에서 도출된 리드 화합물은 최적화 과정을 거쳐 크기를 축소하거나, 더 높은 효능을 보이거나, 생산 단가를 낮추는 등의 유도체를 만들 수 있을 것이고, 추가적인 연구를 통해 독성이나 약제학적인 측면(흡수, 분포, 대사, 배출)에서 우수한 약물의 개발도 가능합니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

저희 연구팀이 독소 단백질과 항독소 단백질의 결합 시 중요한 구조적 변화를 밝히기 위해서는 정적인 상태를 분석하는 데 용이한 X-선 결정학만으로는 부족했습니다. 이를 해결하기 위해 고차원의 핵자기공명 장치를 이용한 분석을 통해 특이점을 규명하는데 성공했습니다. 또한 독소와 항독소의 결합을 저해하는 펩타이드를 유도하는 과정에서 큰 어려움에 직면했지만 단백질의 삼차원 구조에 기반한 분석을 통해 실험적 관측을 이론적 해석으로 이끌어내어 지평을 넓힘으로써 극복하였습니다.

4. 이번 연구의 성과가 이전 연구들과 차별되는 점에 대해 말씀을 해 주신다면?

저희 연구팀은 핵자기공명 분광학 분석을 통한 스펙트럼 해석을 통해 핵산에 결합하는 항독소 단백질의 주요 잔기를 밝혀냈습니다. 이는 항독소 단백질의 유전자 전사 조절 메커니즘의 비밀을 밝힐 수 있는 초석이 될 것입니다. 또한 연구팀이 분석한 타깃 독소 단백질은 유전자의 번역 과정에서 여타 다른 독소 단백질들과는 차별화된 필수적인 역할을 수행하는 단백질입니다. 따라서 연구팀이 밝힌 삼차원 구조의 비교 분석을 통한 기능적 차이는 분자 생물학적 측면에서 시사하는 바가 매우 크며, 더불어 독소 단백질의 기능을 활성화시키는 펩타이드의 제작 또한 매우 유망한 아이디어라 할 수 있겠습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

향후 제시된 펩타이드 서열에 기반한 최적화 과정을 통해 실제적으로 임상적 효능을 보이는 펩타이드를 얻는 연구와 삼차원 구조 분석의 심화를 통하여 독소-항독소 시스템을 타깃으로 하는 단백질 구조 기반의 항생제 신약을 구현해 내고자 합니다. 또한 궁극적으로 독소-항독소 시스템 관련 단백질의 기능을 제어할 수 있는 리드 화합물 도출 및 유도체 합성을 통해 새로운 항생제를 개발하는 것이 목표입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

연구 전반에 걸쳐 가장 많은 도움을 주신 이봉진 지도교수님을 비롯하여 박성진 교수님, 이상재 교수님, 임후강 박사님, 윤혜진 박사님, 이기영 박사님과 김도희 박사님께 감사의 말씀을 전합니다.
 등록일 2017-09-04
Category: Biochemistry, Molecular_Biology, Structural_Biology
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