KAIST 생명과학과동창회
  • News & Events
  • 생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

Extra Form
인터뷰 유이슬
논문 Yiseul Ryu*, Jung Ae Kang*, Dasom Kim, Song-Rae Kim, Seungmin Kim, Seong Ji Park, Seung-Hae Kwon, Kil-Nam Kim, Dong-Eun Lee, Joong-jae Lee, and Hak-Sung Kim (2018) Programed Assembly of Nucleoprotein Nanoparticles Using DNA and Zinc Fingers for Targeted Protein Delivery. Small, 10.1002/smll.201802618 in press (*contributed equally)
한줄요약 특이적인 단백질과 DNA의 상호작용을 이용한 핵단백질 나노 입자 개발 및 이의 표적 단백질 전달체 로의 응용 연구
figure.png

<합리적 설계가 가능한 핵단백질 나노 입자와 암세포로의 표적화 치료 단백질 전달>



1. 배경지식

   지난 십년 다양한 질병의 진행과 관련한 분자적 기작에 대한 연구 결과가 나오면서 세포 외부에 존재하는 생체 분자뿐만 아니라, 세포 내부의 다양한 분자들이 약물이 작용하는 표적으로 알려지고 있습니다. 따라서 이를 표적으로 하는 분자 화합물과 더불어 최근에는 특이성이 매우 우수한 생물학적 제재인 단백질 의약품이 각광을 받고 있습니다. 그러나 단백질은 세포막 투과에 한계가 있기 때문에 이를 세포 내로 효과적으로 전달하는 기술 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 중에서도 나노 입자를 이용한 전달 기술은 목적에 맞는 다양한 기능을 갖게 있다는 점을 포함한 여러 장점 때문에 차세대 약물 전달체로서 여러 가지 제작 방법들이 제시되고 있습니다 


2. 질문

   생체 분자인 DNA 단백질의 특이적인 상호작용을 이용해서 초분자 나노 구조체를 형성하고 이를 세포 단백질 전달로의 응용이 가능할 것인가?


3. 발견

     1) 이전 연구에서 진행했던 DNA 징크 핑거 단백질 간의 서열 특이적인 결합을 이용하여 나노 입자 클러스터를

         제작한 것을 바탕으로 이번 연구에서는 나노 입자를 중심으로 하고 표면에 특이적 결합체인 핵단백질

         구조체를 코팅함으로써 안정적으로 나노입자, DNA 단백질로 구성된 초분자 복합체를 제작하였습니다.

     2) 특히 특이적 결합은 DNA 결합 단백질인 징크 핑거 단백질과 특이적 DNA 서열을 매치 시킴으로써 연구에서

      는 2종류의 결합 쌍을 사용하여 세포 표적화 물질과 전달할 단백질 탑재를 합리적 설계를 통해 나노 구조체의

         원하는 곳에 있었으며 탑재 개수 또한 DNA 서열의 조절을 통해 조절이 가능하였습니다.

     3) 제작된 핵단백질 나노 입자는 독성 단백질을 탑재하였을 세포 수준 동물 모델에서 선택적 독성을 나타냄을

      확인하였습니다


4. 후속

    핵단백질 나노 입자를 세포 내로 전달하였을 , 어떠한 세포 루트에 의해 탑재 단백질이 효능을 나타내는지에 대해 추가적인 연구가 필요합니다. 또한 범용성을 확인할 있는 목적으로 같은 DNA-단백질 상호작용을 이용하지만 지금과 다른 디자인 방법으로 다른 단백질을 전달할 있는 가능성이 있는지에 대한 연구가 필요합니다.


5. 소감

   핵단백질 나노 입자를 이용한 연구는 원래 단백질 전달에의 응용이 아니라 다른 목적으로 응용하기 위해 아이디어를 내고 개발되었습니다. 하지만 원래 계획했던 실험이 실패하게 되면서 이를 다른 용도로 연구를 시작하게 것이 논문입니다. 처음 아이디어를 냈던 시기부터 논문이 마무리가 되기까지 오랜 시간이 걸렸는데 그래도 마무리가 되어 기쁩니다.


6. 기타

   비록 실험이 실패했지만 다시 아이디어가 사장되지 않고 다른 연구로 응용 발전될 있게 옆에서 많은 조언과 실험으로 도와준 남편 이중재 박사에게 고마움을 표하고 싶습니다. 또한 실험실을 떠난 이후에도 논문이 마무리될 있게 도와주신 지도교수님이신 김학성 교수님께 감사 드립니다. 그리고 새로운 곳에서 다시 세팅하여 실험 여러가지로 많은 도움을 주신 다른 논문 저자 분들께 감사드립니다.


  1. 신왕용 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    <Grin2b 점돌연변이 생쥐의 비정상적 전기생리학적 특징과 특정시기의 NMDAR 활성을 통한 이상 회복> 1. 배경지식 소단위 단백질 GluN2B를 포함하고 있는 NMDA 수용체는 시냅스 장기 약화 (Long-term depression) 등 시냅스 가소성에 중...
    Date2020.05.29 By생명과학과 Views490
    Read More
  2. 박하람 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    1. 배경지식 시냅스는 다양한 단백질의 집합체입니다. 시냅스의 정상발달을 위해서는 단백질들이 적재적소에 발현하여 단백질간의 적절한 상호작용이 있어야합니다. 시냅스 형성 초기에 이와 같은 중요한 역할을 하는 단백질에는 시냅스...
    Date2020.04.30 By생명과학과 Views627
    Read More
  3. 송유향, 황양선 (감각처리연구실, 이승희 교수님)

     <소마토스타틴 (SST)의 작용 메커니즘을 나타낸 모식도 (좌)와 소마토스타틴 처리에 의한 시각 인지 능력 향상 효과(우)> 1. 배경지식 소마토스타틴은 시상 하부에서 뇌하수체 성장 호르몬의 분비를 억제하는 신경펩타이드로 처...
    Date2020.04.30 By생명과학과 Views579
    Read More
  4. 김경덕 (시냅스 뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

     <전시냅스 단백질PTPσ에 의한 NMDA 수용체 안정성 조절 > 1. 배경지식 시냅스는 3,000 개 이상 종류의 단백질이 적절한 위치에 적절한 양 만큼 위치해야 제대로 기능할 수 있는 대단히 복잡한 구조체입니다. 시냅스가 형성되기 위해서...
    Date2020.03.18 By생명과학과 Views1049
    Read More
  5. 김성수(바이오이미징&광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    그림1. monSTIM1의 활성화 개념 그림설명(좌), 빛 세기에 대한 세포 내 칼슘 활성도(우) 그림2. 비침습적 광조사를 받고 있는 쥐 (좌), 빛 자극에 따른 칼슘 신호 마커, c-Fos발현 (우) <빛의 민감도를 증가시킨 monSTIM1의 활성화를 통한 ...
    Date2020.02.03 By생명과학과 Views1238
    Read More
  6. 서예지 (바이오이미징&광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <그림. 1> Graphical Abstract: 광유도 TrkB 수용체의 국소활성화를 통한 신경세포의 극성화 <그림. 2> 광유도 TrkB 수용체의 국소활성화에 의한 액틴파 형성 및 축삭 단백질의 축적 1. 배경지식 신경세포는 발달...
    Date2019.12.26 By생명과학과 Views1408
    Read More
  7. 유다슬이 (바이오이미징 & 광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <그림 1> 항체조각과 Optobody 모식도 <그림 2> 광활성화된 항체에 의한 항원의 비활성 및 기능 억제 1. 배경지식 항체는 면역반응의 핵심 물질이며 질병 치료제로도 사용 중에 있습니다. 항체를 직접적인 질병 치료...
    Date2019.12.26 By생명과학과 Views1369
    Read More
  8. 김기정 (에피제네틱스 구조생물학 연구실, 송지준 교수님)

    <알데히드-알코올 탈수소효소의 구조 및 기능적 연구 > 1. 배경지식 박테리아에 널리 보존되어 있는 알데히드-알코올 탈수소효소(AdhE)는 발효과정에 관련된 효소이다. 알데히드-알코올 탈수소효소는 두 개의 도메인, 알데히드 탈수소효소와 알코...
    Date2019.10.21 By생명과학과 Views1687
    Read More
  9. 신왕용 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

     < NMDAR 활성을 통한 NGL-3 돌연변이 생쥐의 비정상적 행동과 전기생리학적 특징 회복 > 1. 배경지식 시냅스는 신경계의 가장 작으면서도 핵심적이고 기능적인 요소로 신경세포 간의 정보전달에 필수적인 구조입니다. 시냅스는 이온통...
    Date2019.06.11 By생명과학과 Views2850
    Read More
  10. 장성민 (에피제네틱스 구조생물학 연구실, 송지준 교수님)

    < Cryo Electrom Microscopy (Cryo-EM) 으로 규명한 DOT1L – 유비퀴틴 뉴클레오좀 복합체 구조 > < 정상적인 뉴클레오좀 (파란색, 녹색)과 비교했을 때, DNA가 풀려 사라지고 히스톤 2차 구조가 손실되는 불안정화 현상이 관찰됨 (빨강) > ...
    Date2019.04.19 By생명과학과 Views2939
    Read More
  11. 정창욱, 하승민 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

     <생후 7~21일 동안 memantine을 투여한 경우 Shank2 결손 생쥐의 사회성이 개선된다.> 1. 배경지식 자폐증은 어린 나이에 발병되는 신경발달장애 중 하나로 전 세계적으로 약 1%의 유병률을 보이며 최근 점점 환자 수가 증가...
    Date2019.04.03 By생명과학과 Views2475
    Read More
  12. 박진아 (대사신호전달 연구실, 김세윤 교수님)

    <흥분성 신경세포 특이적 IPMK 녹아웃에 의한 공포기억 소거증진 효과> 1. 배경지식 포유류에게 있어 다가오는 위협에 대응하여, 관련된 사건을 기억하고 적절한 반응을 하는 것은 생존에 매우 중요합니다. 또한 필요 이상으로 과도한 공포를...
    Date2019.03.28 By생명과학과 Views2786
    Read More
  13. 이윤정 (에피제네틱스 구조생물학 연구실, 송지준 교수님)

     <그림. MRG15 binding to ASH1L releases the autoinhibitory loop, and activates ASH1L histone methyltransferase activity> 1. 배경지식 DNA는 히스톤 H2A, H2B, H3, H4가 각각 한 쌍씩 8개로 결합해 이루어진 octamer에 감겨, 크로...
    Date2019.03.28 By생명과학과 Views2229
    Read More
  14. 김지훈 (바이오이미징 & 광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <형광단백질을 이용한 실시간 small GTPase 단백질 센서의 개발과 생명연구의 적용 > (a) Schematic of ddFP-based small GTPase sensor. (b) (top) Schematic depiction of KRas (G-KRas) sensor construct. (bottom) Fluorescence images s...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views2931
    Read More
  15. 인선아 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

     <RNF20/40에 의한 열충격유전자 발현 조절 메커니즘> 1. 배경지식 진핵생물에서 DNA는 히스톤 단백질과 함께 ‘뉴클레오좀’이라는 단위로 존재합니다. 히스톤에는 Methylation, Acetylation, Phosphorylation, Ubiquityla...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views1866
    Read More
  16. 정현진 (바이오이미징 및 광유전학 실험실, 허원도 교수님)

    <광활성 Flp을 개발, 마우스 머리에 LED를 비추어 유전자 발현을 조절함> 1. 배경지식 유전자 기능 연구를 수행하는데 있어 가장 일반적인 방법인 유전자 변형 실험모델을 만드는 것은 많은 시간, 비용, 노력 등이 소요됩니...
    Date2019.01.24 By생명과학과 Views2447
    Read More
  17. 유병준 (바이오나노의약 연구실, 전상용 교수님)

    < 펩타이드-항체 복합체 구성 및 항암 작용기작 > 1. 배경지식 펩타이드의약품이란, 약 40여개 이하의 아미노산으로 이루어진 물질로 주로 화학적인 합성을 통해서 생산하는 의약품을 말합니다. 펩타이드의약품은 질병 관련 표적에 ...
    Date2019.01.09 By생명과학과 Views2885
    Read More
  18. 신안나 (행동유전학 연구실, 김대수 교수님)

    <졸음 행동 모델 제작과정과 T타입 칼슘채널 결핍 마우스 모델의 졸음행동 차이분석> 1. 배경지식 일반적 수면 행동에 비해 졸음행동은 관련 연구가 면밀히 진행되지 않았다. 높은 칼로리의 식품 섭취는 수면을 유도하고, 마우스 ...
    Date2018.12.19 By생명과학과 Views2763
    Read More
  19. 유이슬 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    <합리적 설계가 가능한 핵단백질 나노 입자와 암세포로의 표적화 및 치료 단백질 전달> 1. 배경지식 지난 수 십년 간 다양한 질병의 진행과 관련한 분자적 기작에 대한 연구 결과가 나오면서 세포 외부에 존재하는 생체 분자뿐만 아...
    Date2018.11.12 By생명과학과 Views2458
    Read More
  20. 전종철 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

    <효모 Set1 complex 의 H2B ubiquitylation 의존적 H3K4 methylation 기작> 1. 배경지식 핵산인 DNA와 단백질인 히스톤은 염색체의 기본 구성인자인 nucleosome을 이룹니다. DNA를 기반으로 하는 다양한 생명현상들 예컨데 DNA replication, DN...
    Date2018.10.24 By생명과학과 Views2538
    Read More
Board Pagination Prev 1 2 3 4 Next
/ 4