Structural Biology of Lipid Homeostasis

Many different types of lipids are distributed heterogeneously throughout the eukaryotic cell and the lipids in each organelle are maintained by elegant mechanisms. The abnormal regulation of lipid distribution may leads to cardiovascular diseases such as atherosclerosis. This laboratory is interested in fundamental questions of how the recognition, distribution and signalling of various lipids are carried out by lipid-binding and regulatory proteins.

Our research program involves biochemical and structural studies powered by  x-ray crystallography to reveal the 3D structures of proteins involved in lipid homeostasis, leading to insights in the physical basis of protein-protein (or -ligand) interactions and regulatory mechanisms. This core approach is complemented by cell biology experiments. Biological hypotheses generated from structural and in vitro analyses are tested in vivo using yeast as a model system, and function in mammalian cells is tested in collaboration with other laboratories.

In addition, we pursue structural analysis of target-inhibitor complex which can be applied for the optimization of lead compounds in collaboration with medicinal chemists. The structural information can be utilized for the virtual ligand screening to discover the new compounds that can regulate the protein functions.

단백질, DNA등과 같은 생체고분자들은 정교한 방식으로 작동하여 생명현상에 참여하며, 이들의 비정상적인 활성이나 병원성 단백질들의 활동은 질병 발생과 밀접히 연관되어 있다. 이러한 생체 단백질의 기능을 연구하는 효과적인 방법 중 하나는 단백질의 3차 분자 구조를 규명하고, 구조에 근거하여 기능을 분석하는 것이다. 분자 구조 정보는 기능에 대한 확실한 증거나 단서를 제공하므로 구조생물학은 현대 분자생명과학의 핵심적인 연구 수단으로 활용되고 있다.

본 연구실에서는 유전자의 클로닝, 단백질의 정제, x-선 결정학을 이용한 단백질의 3차 분자 구조 분석을 중심으로 생화학, 세포생물학적 연구기법을 병행하여 단백질의 작용기전을 구체적으로 규명하고 있다. 세포의 지질막들은 다양한 종류의 지질로 구성되어 있고 각 소기관에서의 지질의 분포와 양은 정교하게 조절된다. 만약 지질 항상성에 문제가 생길 경우 동맥경화와 같은 심혈관계 질환을 유발할 수 있다. 본 연구실에서는 인간 또는 진균류의 지질 항상성 조절에 관여하는 단백질들의 생화학적, 구조생물학적인 연구를 통하여 리간드의 인지, 수송, 신호 조절 기전을 이해 하고자 한다.

칸디다 균과 같은 병원성 진균류가 어떻게 질병을 유발하는지 병원성 단백질의 작용기전을 이해하고자 하며 항진균제에 대하여 진균류가 어떻게 내성을 획득하는지 표적 단백질의 구조와 기능을 연구하고 있다. 한 예로 아졸계 항진균제는 진균의 지질 중 하나인 스테롤 합성을 저해하여 효능을 나타내는데, 항진균제에 대한 내성에 관여하는 인자들의 구조 기능 연구를 통하여 신약개발의 새로운 표적으로 응용하고자 한다. 나아가 저해제와 표적단백질의 고해상도 3차 분자구조 이용한 구조기반 신약 탐색 및 최적화에 목표를 두고 있다.

본 연구실에서 대학원생을 모집하고 있습니다. 연구에 관심있으신 분의 (화학 또는 생명과학 관련 전공자) 연락바랍니다.

Main Research topics

• Functional and structural studies of lipid sensing and transport by lipid-binding proteins at membrane contact sites

• Structural studies of the key proteins involved in antifungal resistance and fungal pathogenesis

• Structural analysis of target-inhibitor complex for the structure based drug design