석학초청강연 : Richard Henderson (2017년 노벨화학상 수상자)

소속:

The Medical Research Council (MRC) Laboratory of Molecular Biology (LMB) in Cambridge, England

장소:  고려대학교 서울캠퍼스 메디힐지구환경관 유임순홀

◦ 2017년 노벨 화학상 수상 (Joakim Frank, Jacques Dubochet와 공동수상), 전자현미경 단분자 연구. direct electron detector 개발. 초저온전자현미경 단분자 분석법 확립.

◦ Cryo-EM은 생체시료를 초저온에서 동결시켜 원자 수준의 3차원 구조를 분석하는 기술임. 이 기술은 단백질과 같은 복잡한 생체분자의 구조와 기능을 규명하는데 매우 중요하며, 2017년 노벨 화학상을 수상함. Cryo-EM은 의약품 개발, 바이러스 연구, 유전자 치료, 항체 개발 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 미래의 생명 과학과 의학에 큰 변화를 가져올 것으로 기대됨.

◦ Cryo-EM은 X선 결정학이나 NMR보다 훨씬 더 거대하고 복잡한 시료를 분석할 수 있기 때문에 표적 분자의 제약없이 신약 개발에 큰 도움을 주고 있음. 예를 들어 세포막 단백질이나 바이러스와 같은 약물 타겟의 구조와 상호작용을 규명하는데 Cryo-EM은 매우 유용함. 단백질의 동적인 구조와 기능을 이해하는데에도 중요한 역할을 할 수 있음. 따라서 단백질의 활성화나 저해 과정을 Cryo-EM으로 시각화하는 과정은 약물 설계에 필수적인 과정임.

◦ 특히 빠르게 발전하고 있는 Cryo-electron tomography (cryo-ET) 기술은 세포 내에서의 분자 상호작용이나 구조 변화를 생체 내에서 직접 살펴볼 수 있기 때문에 생물학과 의학에 엄청난 영향을 미칠 것으로 예상됨. 예를 들어 세포막, 세포골격, 리보솜, 바이러스와 같은 나노미터 크기의 구조물들을 cryo-ET로 생체 내에서 관찰하면 그들의 조립과 해체 과정을 이해할 수 있음. 이 기술의 발전으로 향후 생명과학 교과서의 많은 부분을 다시 집필해야할 수도 있음.

◦ Cryo-ET 기술은 병원성 미생물과 면역계의 상호작용을 연구하는데 도움이 됨. 예를 들어 박테리아나 바이러스가 인체 세포에 침입하거나 면역세포와 대응하는 방식을 cryo-ET로 관찰하면 감염병의 발생과 치료에 대한 통찰력을 얻을 수 있음. 생명현상의 기초 정보 뿐 아니라 약물 타겟인 단백질 복합체와 저해 분자와의 결합 모드를 cryo-ET로 관찰하면 생체 내에서 더욱 효과적인 약물 설계에 유용한 정보를 제공할 수 있음.