| 초록 |
연구개요 ✓ pH, 효소 활성, ROS, 빛, 온도, 자기장, 초음파와 같은 외부 자극에 반응하여 물리 화학적 특성이나 구조가 변형되는 기능성 고분자 물질은 약물 전달, 조직 복원 및 재생, 바이오 이미징, 질병 진단, 인공 근육 등 다양한 의료 및 생명공학 분야에서 활용성이 매우 큼. ✓ 본 연구에서는 컴퓨터를 기반으로 외부 자극 중에서 pH에 반응하여 조립이 가역적으로 조절되는 자가 조립 단백질 구조체를 설계하고 이를 약물 전달에 활용하고자 함. 연구 목표대비 연구결과 ✓ 정이십면체 구조를 가진 박테리오파지 P22의 외피단백질을 이용하여, 컴퓨터 기반으로 pH에 반응하는 바이러스 유사 입자(virus-like particle, VLP)를 개발함. ✓ 산성과 중성 pH에서 ASU(asymmetric subunit)의 상호작용 에너지를 기반으로, 히스티딘 치환의 핵심 부위를 선택하는 전략을 통해 pH에 반응하는 외피단백질을 성공적으로 설계함. ✓ 전체 외피단백질 대신 7개의 서브유닛으로 구성된 ASU를 사용하는 것이, 컴퓨터 기반으로 pH에 반응하는 VLP의 설계에 있어서 간단하고 쉬운 방법임을 입증함. ✓ 설계된 VLP는 투과전자현미경 이미지와 크기 배제 크로마토그래피를 통해 확인한 결과 pH 5.0에서 VLP가 해체되는 것을 확인함. ✓ Cryo-EM 구조를 통해 히스티딘의 프로톤 부가가 서브유닛의 인터페이스에서 수소 결합 네트워크를 붕괴시켜 VLP의 해체를 유발한다는 것을 확인함. ✓ pH에 반응하는 VLP는 pH에 따른 세포 독성 단백질 전달을 가능하게 하여, pH에 의한 약물 전달의 유용성과 잠재력을 입증함. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ✓ 종양에서의 세포 외 pH는 일반적으로 7.0에서 6.5 사이로, 종양 미세 환경에서의 산성 pH는 매우 다양한 암에 대해 일반적인 적용이 가능함. ✓ pH에 반응하는 VLP는 공간, 시간, 용량이 제어되는 방식의 온디맨드 약물 전달을 가능하게 하여 치료 효과를 높이고 부작용을 최소화할 수 있음. ✓ 본 연구성과를 통해 새로운 기능과 다양한 적용이 가능한 단백질 조립체를 개발하는 데 활용할 수 있음. (출처 : 요약문 2p) |
