BioWave  Vol. 21 No. 9
POSTECH 항체구조생물학 연구실 이지오 교수
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실험실 소개 
항체는 구조생물학과 신약개발에 중요한 역할을 합니다. 가속기를 이용한 단백질 구조연구를 위해서는 결정상태의 샘플이 필요한데, 결정화가 어려운 표적단백질이 많습니다. 이러한 표적에 항체를 결합시켜주면 결정화를 유도할 수 있습니다. 최근 10년간 전자현미경 기술의 발전으로 단백질 구조연구에 극저온 전자현미경 (cryo-EM)을 사용할 수 있게 되었고 이 때문에 구조생물학에 새로운 시대가 열렸습니다. 항체는 cryo-EM 연구에서도 중요한 역할을 합니다.

cryo-EM 연구를 위해서는 표적단백질의 크기가 ~50 kDa 이상 되어야 합니다. 이보다 작은 표적단백질의 경우에 항체를 결합시켜 주면 전체 크기가 증가하기 때문에 cryo-EM 구조연구에 사용할 수 있습니다. 항체는 단백질 구조연구뿐만 아니라 신약개발의 목표이기도 합니다. 작년 세계 10대 의약품의 절반이 항체를 이용한 항체신약 입니다. 항체와 표적 단백질의 결합 구조를 규명하면 분자 모델링을 이용하여 항체의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 저희 연구실은 항체를 단백질 구조연구와 신약개발에 적합하도록 변형시키는 연구를 수행하고 있습니다.

저희 랩에서 수행하고 있는 항체신약 개발과 단백질 활성화 메커니즘 연구의 표적단백질은 톨유사수용체 (Toll-like receptor, TLR) 입니다. TLR은 박테리아나 바이러스에서 유래되는 lipoprotein/lipopolysaccharide/flagellin/nucleic acids 등을 인식하여, 초기 감염을 감지하고 면역시스템을 활성화시키는 역할을 합니다. TLR이 활성화되면 MyD88와 TRIF 신호전달 과정을 통해 면역세포가 활성화되고 cytokine, chemokine, type-1 IFN 등을 분비하여 강력한 선천성 면역반응을 일으킵니다. TLR은 선천성면역 연구와 항체신약개발에 중요하지만, 어떠한 구조변화를 통하여 활성화 되는지에 대한 메커니즘은 여전히 불확실합니다. 저희 연구실에서는 미생물 리간드에 의한 TLR 신호전달 복합체 assembly를 연구하고 있으며, 이러한 연구를 통해 TLR 신호전달 메커니즘을 밝히고, 패혈증, 바이러스 감염, 암 발생을 억제할 수 있는 항체 신약을 개발하고자 합니다.

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연구분야 
1. Structure Based Antibody Engineering

Structure Based Antibody Engineering1

Structure Based Antibody Engineering2

Structure Based Antibody Engineering3

2. TLR (톨유사수용체) 활성화 메커니즘 연구

TLR (톨유사수용체) 활성화 메커니즘 연구

연구성과 

Publications(2017년 이후 논문들)

  • Kim JW, Kim S. Lee H. Cho G. Kim SC, Lee H, Jin MS, Lee J-O (2019)
    Application of anti-helix antibodies in protein structure determination.
    PNAS, in press

  • An H-J, Ryu M, Jeong HJ, Kang M. Jeon, H-M, Lee J-O, Kim YS, Lee H. (2019)
    Higd-1a Regulates the proliferation of pancreatic cancer cells through a pERK/p27KIP1/pRB pathway.
    Cancer Lett., 461:78-89

  • Lee EB, Jeon,H-M, Kim, C-U, Park, SM, Cho G., Kim H-J, Kim Y., Kim D-J, Kim, Y-S, Lee, H, and Lee J-O (2019)
    Attachment of flagellin enhances the immunostimulatory activity of a hemagglutinin-ferritin nano-cage.
    Nanomed.-Nanotechnol. Biol. Med., 17:223-235

  • Kwon NY, Kim Y. Lee, J-O. (2019)
    Structural diversity and flexibility of diabodies.
    Methods, 154:136-142

  • Kim JH and Lee J-O (2018)
    Application of helix fusion method in structural biology.
    Biodesign, 6(1):10-14

  • Kim, J. A., Kim, D., Won, S. Y., Han, K. A., Park, D., Cho, E., Yun, N., An, H. J., Um, J. W., Kim, E., Lee, J.-O., Ko, J. & Kim, H. M. (2017)
    Structural Insights into Modulation of Neurexin-Neuroligin Trans -synaptic Adhesion by MDGA1/Neuroligin-2 Complex.
    Neuron, 94:1121-1131.e6

  • Lee, H. K., Kim, M.-K., Kim, H. D., Kim, H. J., Kim, J. W., Lee, J.-O., Kim, C.-W. & Kim, E. E. (2017)
    Unique binding mode of Evogliptin with human dipeptidyl peptidase IV.
    Biochemical and Biophysical Research Communications, 494:452-459

  • Youn, S.-J., Kwon, N.-Y., Lee, J. H., Kim, J. H., Choi, J., Lee, H. & Lee, J.-O. (2017)
    Construction of novel repeat proteins with rigid and predictable structures using a shared helix method.
    Scientific Reports, 7:2595

  • Kim, J. W., Kim, S., Kim, S., Lee, H., Lee, J.-O. & Jin, M. S. (2017)
    Structural insights into the elevator-like mechanism of the sodium/citrate symporter CitS.
    Scientific Reports, 7:2548

  • Won, S. Y., Kim, C. Y., Kim, D., Ko, J., Um, J. W., Lee, S. B., Buck, M., Kim, E., Heo, W. D., Lee, J.-O. & Kim, H. M. (2017)
    LAR-RPTP Clustering Is Modulated by Competitive Binding between Synaptic Adhesion Partners and Heparan Sulfate.
    Frontiers in Molecular Neuroscience, 10:327

  • Ryu, J.-K., Kim, S. J., Rah, S.-H., Kang, J. I., Jung, H. E., Lee, D., Lee, H. K., Lee, J.-O., Park, B. S., Yoon, T.-Y. & Kim, H. M. (2017)
    Reconstruction of LPS Transfer Cascade Reveals Structural Determinants within LBP, CD14, and TLR4-MD2 for Efficient LPS Recognition and Transfer.
    Immunity, 46:38-50
 
멤버사진
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  지도교수: 이지오

 포스닥 : 김지원, 권나영, 김진홍
 대학원생 : 최진우, 이지민, 임찬석
 연구원 : 조근영, 정혜진
Contact : Tel (Lab) : 054-279-2323/ (Office) : 054-279-2323 /
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등록 2019.08.27
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