세포생화학 연구실

세포 내 단백질들은 합성과 분해 과정을 통하여 역동적인 상태로 존재하며, 이러한 과정은 매우 선택적이며 정교하게 조절되어진다. 세포 내에서 단백질이 분해되는 속도 즉, 반감기 (half-life)는 매우 다양하여 극도로 안정한 단백질이 있는가 하면 정교한 조절하에 매우 짧은 반감기를 갖는 단백질 (cyclin 들은 몇 분 이내)도 있다. 단백질의 합성 및 기능 조절은 생명과학에서 오랫동안 중요한 쟁점이 되어왔으며, 지난 20년 동안의 많은 연구의 결과로 이제는 단백질 분해가 수 많은 세포 내 활성 조절에 중요하다는 것을 인지하게 되었다. 진핵세포에서 약 70%의 단백질들은 ubiquitin (Ub)에 의해 표지된 후 proteasome에 의해 세포질과 핵에서 분해되어진다. 이 과정을 Ubiquitin Proteasome System (UPS)라 하며, 최근 연구를 통하여 UPS는 진핵세포 내에 존재하는 다양한 조절단백질들의 분해 함으로써, 단백질의 전환과 항상성을 담당하고 있음이 밝혀지고 있다. 뿐만 아니라 세포 주기 진행, 스트레스에 대한 반응, 항원제시, 신호전달, 전사조절, DNA repair, 세포사멸, 그리고 세포 소기관의 생합성 등과 세포 내부의 조절 기능과 관련된 단백질의 분해를 선택적으로 중재함으로써 세포의 생리적 기능을 조절하는 것으로 밝혀지고 있다. 이외에도 UPS에 의한 단백질분해는 mis-folded 단백질, 손상된 단백질 또는 돌연변이로 인하여 비정상적인 구조를 가지게 되어 세포 내에 축적되면서 세포의 기능과 생존에 해를 미치는 단백질들을 빠르게 제거하는"quality-control"로 작용하여 세포 내 생리 조절에 중요한 몫을 차지하고 있다. 이와 더불어, 최근에는 Ubiquitin을 매개로 하는 단백질 분해가 여러 가지 질병들,특히 알쯔하이머 병 (Alzheimer disease)이나 파킨슨 병(Parkinson's disease)과 같은 신경 무력증 그리고 polyglutamine repeat의 연장으로 인해 생기는 유전성 신경 질환들(Huntington's disease, Spinocerebellar ataxis)과 관련되는 것으로 보고되면서, 단백질 분해 경로에 대한 이상이 암을 비롯한 여러 가지 형태의 질환이 생기는 원인이 될 것으로 간주되고, 따라서 이 분야에 대한 관심이 점점 확대되어 가고있다. 본 연구실에서는 Ub-의존적 단백질 분해기작 (Ub-dependent Proteolysis) 및 세포 내에서 단백질 분해 기작에 의해 야기되는 대사 조절 기작에 대해 집중적으로 연구하고 있으며, 이를 통하여 특정 단백질에 의해 조절되는 다양한 세포내 대사 기작이 어떻게 조절 되어지는지를 규명하는 연구를 수행하고 있다. 단백질은 세포주기 (Cell cycle) 조절, 신호전달 (Signal transduction), 세포사멸 (Cell death), DNA 복제 등과 같은 세포 내에서 일어나는 여러 주요한 대사 기작을 조절하는 중요한 기능을 담당하고 있다. 이러한 단백질들이 어떻게 활성화되고, 비활성화 되는지를 살펴 봄으로써 궁극적으로 이러한 단백질들에 의해서 조절되어지는 세포물질 대사 기작에 대한 이해를 높일 수 있게 된다. 세포 내에서 단백질 합성 후 그 활성을 조절하는 기작 (Post-translational modification)의 하나로, 진핵생물에서 보여지는 단백질 분해기작 (Proteolysis) 이 있다. 이 과정은 매우 선택적이며 정교하게 조절되는데, 대부분의 세포 단백질 (약 80%)은 ubiquitin에 의해 표지된 후 proteasome에 의해 세포질과 핵에서 정교한 조절을 통해 분해되며 이 과정을 Ubiquiti