세포를 구성하고 있는 세포막은 세포안과 밖의 환경을 분리시키는 역할을 하고 있음. 세포막에 위치하고 있는 막 단백질은 세포막의 안과 밖의 환경변화에 반응하며 세포 내 기능 조절에 관여하고 있음
막 단백질의 기능의 연구가 현재 활발히 진행 중이며 막 단백질의 구조를 규명함에 따라 막 단백질의 기능 및 조절 기전에 대한 이해를 원자수준에서 이해를 할 수 있음
최근 많은 막 단백질들이 신약 후보물질의 주요 타깃으로 연구되고 있고, 본 연구실에서는 X-선 결정학과 cryo-EM을 이용한 구조 분석을 이용하여 막 단백질의 구조 및 기능을 연구 하고자 함
미토콘드리아 내 칼슘 항상성은 다양한 세포 기능 (세포 운동, 신경세포 조절, 에너지대사 등) 에 깊게 관여하며 칼슘 항상성 유지의 오작동은 각종 질환을 유발함. 미토콘드리아 내막에 위치하는 Mitochondrial Calcium Uniporter (MCU) 는 미토콘드리아 내부로의 칼슘 유입에 주요하게 관여하여 미토콘드리아 칼슘 항상성에 지대한 영향을 미침. MCU는 다양한 조절단백질들 (MICU1-3, MICU1.1, MCUR1, EMRE, MCUb 등) 과의 상호작용을 통해 거대 복합체 (MCU complex; MCUC) 를 형성하고 미토콘드리아 칼슘 유입을 조절한다고 보고되었음. 본 연구팀은 MCUC 칼슘 유입 조절 기전을 이해하기 위해 세포내 존재하는 다양한 MICU 단백질의 복합체 구조 및 하위 종의 MICU 단백질 구조를 분자수준에서 규명하고자 함.
세포 내 콜레스테롤 항상성은 세포막 유동성 유지, 세포 이동, 신호전달 등의 필수 요소임. 만일 콜레스테롤 항상성에 문제가 발생하면 콜레스테롤 대사의 핵심이 되는 세포 소기관에 콜레스테롤이 과다하게 축적되어 세포내 콜레스테롤 대사가 수행되지 못하고, 고콜레스테롤혈증 등의 문제가 발생하여 퇴행성 신경질환, 대사장애 및 각종 암 (유방암, 전립선암, 직장암 등) 이 유발됨. 최근 LDL 유래 콜레스테롤이 리소좀에서 퍼옥시좀으로 이동하는 것이 알려졌으며, 이 과정에서 리소좀-퍼옥시좀 막 접촉 (LPMC, lysosome-peroxisome membrane contact) 이 형성됨. LPMC에 참여하는 단백질 중 리소좀에 위치한 NPC1 등의 구조-기능은 잘 연구되어 있지만, 퍼옥시좀에서 콜레스테롤 수송에 관여하는 단백질들의 구조-기능 연구는 부족한 실정임. 본 연구팀은 해당 단백질 중 수송에 핵심적인 막단백질인의 구조 규명을 위한 연구를 진행중임.
