HSP27(Heat Shock Protein 27)은 단백질의 항상성 유지에 매우 중요한 단백질 중 하나이다. 이러한 HSP27이 변이를 일으키게 되는 경우 말초유전 운동신경병(Distal hereditary motor neuronopathies; dHMN) 및 샤르코 마리 투드병(Charcot-Marie-Tooth disease type 2; CMT2)를 유발하게 된다. 이러한 변이 HSP27로 인해 발생하는 질환의 경우, HSP27를 타겟으로 하는 저해제를 투여하면 동물실험 상에서 큰 효과를 볼 수 있음이 임상적으로 나타났다. 그러나 HSP27의 분자학적 구조에 기반한 기전 연구는 아직 이루지지 않은 상태로, 효과가 있음이 알려져 있는 화합물의 유사체들을 합성하여 임상 실험을 통해 간접적으로 그 효능을 개선하고 있다. 그러나 분자학적 단계에서 고안된 효과적인 저해제 개발이 전무하여 비용대비 성과를 얻는 것에 차질이 빚어지고 있다. 본 연구에서는 상동성 모델링을 통해 변이를 일으킨 HSP27의 ACD 구조를 예측하고, COX-2 저해제 그룹 중 저해 효과가 높은 Compound 48를 각각의 변이 HSP27의 모델에 도킹하여 단백질과 리간드 간의 결합을 예측하였다. GalaxyTBM과 GalaxyRefine을 통해 모델을 예측한 결과, 이미 밝혀진 원형 HSP27과 대조되는 도메인에서 유사한 β-sheet 및 loop를 가짐을 확인 할 수 있었다. 상동성 모델링을 통해 만든 구조를 에디슨 다킹 프로그램으로 compound 48이 어떻게 결합하는지 확인하였다. 그 결과, 대조군으로 설정된 원형 HSP27과 compound 48간의 결합에서 저해제가 Arginine 136, Serine 155과 수소 결합하는 것과는 달리 변이를 일으킨 단백질 모델들은 Valine 111과 같은 다른 아미노산과 저해제가 수소 결합하거나 Tryptophan 127과 pi-pi 결합을 하는 등 차이를 나타냈다. 이런 차이는 저해제를 디자인함에 있어서 저해제가 결합부위에 결합하는 양상이 다른 변이 HSP27에 보다 효과적으로 결합하는 저해제를 설계하는데 중요한 실마리가 될 수 있다. 따라서 이 연구를 통해, 상기 질병을 유발하는 HSP27의 저해제에 대한 설계에 있어서 도움이 되는 정보를 얻을 수 있다.

Temperature Replica Exchange Molecular dynamics (T-REM) is one of the advancements in molecular dynamics for efficient conformational sampling. T-REM, which performs temperature changes by exchanging each replica, can not only make the better results than general MD simulation, but also provide assumptions prior to real experiments. We performed both general MD and T-REM simulations of the monomeric α-helix protein structure. With the assistance of several replica exchanges from the Parallel-tempering T-REM simulations, we were able to demonstrate the β-hairpin transformation of an artificially made protein, previously shown by the real experiment, in contrast to general MD simulations.

The Zika virus, which is a member of the flavivirus genus, poses a serious threat to humanity because there is no vaccine or cure. Zika is suspected to cause microcephaly, and it is rapidly spreading throughout parts of Brazil. Surprisingly, there are no known protein structures for the virus which are essential for drug and vaccine development. This paper investigates the Zika virus’s nonstructural proteins with template-based modeling by using GalaxyTBM/Refine/SC. GalaxyDock was used to examine the effectiveness of various known serine protease inhibitors in inhibiting the Zika viral protease. In testing five inhibitors, Kunitz soybean trypsin inhibitor showed the strongest binding affinity (-10.082 kcal/mol). This paper provides a rudimentary foundation for further drug discovery research regarding the Zika virus.

D-Psicose 3-Epimerase (DPE)는 D-Fructose의 C3 Epimerase로써 D-Fructose를 D-Psicose로 전환해 주는 효소이다. D-Psicose는 설탕 대신 사용하는 감미료로 몸에 흡수되지 않아 칼로리가 없다고 알려져 있고 자연에서는 오로지 DPE에 의해서만 생산되는 희귀당이다. 이에 따라 DPE를 통한 D-Psicose 대량생산의 필요성이 대두되고 있는 등 이 분야에 대한 관심이 뜨거운 실정이다. 본 연구팀은 이 당과 관련된 작용기작 연구를 수행하기 위하여 아직 단백질 3차구조가 알려지지 않은 Clostridium hylemonae DPE (chDPE) 단백질의 3차 구조예측 연구를 수행 하였다. 우리는 HHsearch를 이용하여 agrobacterium tumefaciens의 DPE 외 2개의 구조를 호몰로지 모델링 연구를 위한 주형으로 선정하였다. 다음으로 PROMALS3D를 이용하여 주형들과 chDPE의 multiple sequence alignment를 수행하였고 이를 바탕으로 3차구조 예측 연구를 수행 하였다. 예측된 구조를 검증하기 위하여 ProSA와 Ramachandran plot분석을 이용하였고 Ramachandran plot에서 단백질의 94.8%에 해당하는 잔기들이 favoured regions에 위치하였다. ProSA에서는 Z-score값이 -9.3으로 X-선 결정학이나 핵자기 공명법으로 밝혀진 구조들에서 관측되는 범위 내에 위치하였다. 나아가 예측된 구조에 D-Psicose와 D-Fructose의 결합모드를 규명하기 위하여 도킹을 시도하였다. 이번 연구를 통하여 chDPE의 구조를 예측 할 수 있었고 이를 바탕으로 이 단백질의 기능을 이해 하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.

이 연구에서는 Lennnard-Jones(LJ) particle을 이용하여 상분리 현상을 이해하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 초기에 균일하게 분포되어 있는 LJ입자들을 시뮬레이션 하면 상대적으로 dense phase와 dilute phase로 상분리 현상이 일어나게 된다. 상분리 현상의 첫 번째 단계를 핵 생성(nucleation) 이라고 한다. 본 연구에서는 Brownian Dynamics (BD) Simulation과 Molecular Dynamics(MD) Simulation을 이용하여 상평형 그림을 구하고 초기에 일어나는 LJ입자들의 nucleation rates를 구하였다.