진정성 cyclopeptide인 sanjoinine-A의 진정작용을 분자 수준에서 밝히고자 sanjoinine-A의 ionophore 활성과 칼슘 결합 단백질인 calmodulin과의 결합을 CD와 NMR을 이용하여 연구하였다 sanjoinine-A는 칼슘과 마그네슘에 대하여 ionophore 활성이 있었으며 calmodulin과 두 단계로 결합한다는 것을 알 수 있었다. sanjoinine-A는 칼슘의 유무에 관계없이 calmodulin과 결합하였으며 CD와 NMR 스펙트럼상에서 현저한 변화가 있었다. sanjoinine-A가 calmodulin과 결합시 생체 내에서 활성 상태인 칼슘결합 calmodulin에 비하여 a-helix 구조비율이 감소하였으며 칼슘결합 loop에서 수소결합을 하고있는 amide 수소들의 exchange rate가 현저히 빨라졌다. sanjoinine-A는 calmodulin과 결합하여 칼슘결합 loop 주위의 공간구조를 변형시켜 그 활성을 변화시키는 것으로 보인다.
Pyruvate dehydrogenase phosphatase (PDP)와 kinase는 당대사시 해당과정에서의 대사 산물인 pyruvate를 acetyl CoA로 만들어 구연산 회로로 진입시켜 주는 효소인 pyruvate dehydrogenase complex (PDC)의 활성을 조절하는 중요한 효소이다. PDP의 catalytic subunit는 PDC의 dihydrolipoamide acetyltransferase (E2), PDP regulatory subunit (PDPr), 그리고 칼슘 결합 도메인 등으로 구성되어 있는 것으로 추측되어지고 있다. 본 연구에서는 그 구조와 기능과의 상관관계를 알아보기 위해 PDPc를 E. coli JM101에서 발현시켜 순수 정제 후 단백분해 효소를 이용한 제한적 가수분해 방법을 이용해 그 구조와 기능과의 상관관계에 대해 연구하고자 하였다 정제된 PDPc는 trypsin, chymotrypsin, Arg-C 그리고 elastase를 이용하여 3$0^{\circ}C$ 그리고 pH 7.0에서 제한적으로 분해시켰으며 각 분해산물의 아미노 말단의 아미노산 배열을 분석하였다. 그 결과 PDPc는 trypsin, chymotrypsin, elastase에 의해 N-terminal의 50 kD과 C-terminal의 10 kD의 두개의 분해산물을 만들었으며, Arg-C에 의해 50kD의 분해산물은 약 35kD와 15kD으로 더 가수분해가 되었다. 이러한 결과로 볼 때 PDPc는 앞에서 추측한데로 세개의 주요한 기능적 도메인으로 이루어져 있음을 알 수 있었다 또한 C-terminal의 10kD은 PDPc의 활성에는 영향을 주지 않는 것으로 밝혀졌으나 다른 도메인의 기능은 더 연구가 되어져야 할 것으로 생각된다.
펩타이드와 단백질은 전사, 번역, 후번역 단계에 걸친 모든 생물학적 반응을 조절한다. 그러나 분자수준에서 구조와 기능에 대한 우리의 이해는 초보적인 수준이다. 구조와 기능의 연관성에 대한 문제는 펩타이드와 단백질 자체에 대한 것과는 좀 다르다는 것을 명확히 할 필요가 있다. Multidomain을 갖는 단백질은 작고 통합적이며, 구조적으로 제한된 부분으로 쪼개는 것은 천연 단백질의 활성을 모방하여 저분자의 nonpeptide를 설계하는데 있어서 주요한 일이다. 결정적인 역할을 수행하는 domain을 모방하는 것은 특이성과 치료 효과에 있어서 자연적으로 얻어지는 단백질 물질과 비교하여 이로운 특성을 갖을 수 있고 분자 인지 분야에 관한 연구에 유용한 단서를 제공한다(Chen etal., 1992). 한편 펩타이드는 환경에 의해 구조가 심하게 영향을 받아 특성이 쉽게 변한다(Marshall et al., 1978). 수용액 내에서 이러한 구조적 유동성 때문에 그들이 결합할 수용체나 생리활성을 띄는 구조를 결정하는 것은 어렵고 복잡한 일이다(Fauchre,1987; Hruby, 1987). 구조를 한정하면 이러한 결정을 매우 쉽게 할 수 있다(Hrubyet al., 1987). 단백질 모방학은 분자지각 연구에 강력한 수단이며, 복잡한 단백질과 펩타이드의 구조-기능관계를 탐구하고 분석하는데 독특한 방법이다. 이 장에서는 매우넓고 빠르게 확장되고 있는 Peptidomimetic연구를 간략히 소개하고 있다. 단 본문은 기술 범위를 N-Methylated 아미노산과 스테로이드 등으로 제한하여 소개한다.
일련의 새로운 N-[1-(benzotriazol-1-yl)-X-치환-aryl]-Y-치환-arylamine 유도체를 합성하고 Pyricularia oryzae, Fusarium oxysporum f. sp. sesami, Valsa ceratosperma 및 Botrytis cinerea에 대한 항균활성$(pI_{50})$을 한천 희석법으로 측정하여 정량적인 구조-활성 관계$(QSAR_S)$를 분석한 바, X 및 Y-치환기들의 ${\pi}$와 ${\sigma}$ 및 $M_R$ 파라미터가 항균 활성을 결정하는 중요한 요소이었다. 4-bromo 치환체(1d 및 2b)가 항균활성이 제일 큰 화합물이었으며, 중성 pH에서 1의 가수분해 반응에 대한 반감기$(T_{1/2})$는 약 1.5일 이었다. 기질 화합물의 분자궤도(MO) 함수와 항균 반응에 대한 자유에너지 관계$(LFER_S)$ 그리고 분자 설계의 결과들이 검토되었다.
새로운 2-(4-(6-chloro-2-benzoxazolyloxy)phenoxy)-N-phenylpropionamide 유도체들의 구조 변화에 따른 발아 전, 논피(Echinochloa crus-galli)에 대한 제초활성과의 3D-QSAR 관계를 상이한 정렬방법에 따라 비교 분자장 분석(CoMFA)과 비교분자 유사성 지수분석(CoMSIA) 방법으로 연구하였다. 가장 양호한 3D-QSAR 모델은 atom based fit 정렬과 CoMFA장과 CoMSIA장의 조합 조건에서 유도된 CoMFA 모델(AI-2)과 CoMSIA 모델(AII-4)이었다. CoMFA 및 CoMSIA 등고도로부터 제초활성은 N-phenyl 고리 상 치환기의 구조변화로 개선될 수 있었다.
방향성 탄화수소 수용체(Aryl Hydrocarbon Receptor, AHR)은 리간드에 의해 활성화되어 체내 외래물질의 대사를 조절하는 전사인자다. 생체 내에서 AHR의 생리학적 역할은 오랜 기간 연구되어 왔으나 길항제를 비롯한 적절한 화학적 도구의 부재로 그 역할 규명이 제한되어 있다. AHR이 다양한 질병의 발병기전에 관여되어 있다는 것이 밝혀짐에 따라 유효한 약물 표적으로 인식되고 있으나 치료나 예방을 위한 유효한 약물은 아직 개발되지 않았다. 길항제로 알려진 화합물들은 낮은 농도에서는 길항활성이 있어 연구 목적으로는 활용되고 있으나 높은 농도에서는 AHR을 활성화하는 부분적 agonist로 작용한다. 이에 AHR 활성화를 유도하지 않는 순수한 길항제의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 이미 알려진 AHR 길항제인 Resveratrol과 CH223191의 구조를 기반으로 phenyldiazenylanline 구조를 설계하였고 이를 골격으로 다양한 유도체를 합성하고 화학적 구조와 생물학적 활성의 상관 관계에 대한 융합 연구를 통하여 신규 AHR 길항제를 도출하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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