고초균 유래 hydroxymethylbutenyl diphosphate synthase (IspG)의 이인산 부위와의 결합 특성 : . = Binding properties of the pyrophosphate moiety to hydroxymethylbutenyl diphosphate synthase (IspG) from Bacillus subtilis

국문 초록 (Abstract)

고초균 유래 hydroxymethylbutenyl diphosphate synthase (IspG)의 이인산 부위와의 결합 특성 임상병리학과 방 유 진 지도교수 이 기 석 이소프레노이드는 모든 생명체에 존재하는 필수 대사산물로, 세균에 서는 주로 methylerythritol phosphate (MEP) 경로를 통해 합성된다. Hydroxymethylbutenyl diphosphate synthase (IspG)는 [4Fe–4S] 클러 스터를 포함하는 효소로서, MEP 경로의 마지막 전 단계 반응을 촉매한 다. 지금까지 IspG에 대한 연구는 주로 그람 음성균을 중심으로 이루어 졌으며, 그람 양성균 유래 IspG는 아미노산 서열 상동성이 낮아 잠재적 인 기능적 차이가 존재할 가능성이 제기된다. 본 연구에서는 그람 양성 균인 Bacillus subtilis 유래 IspG (BsIspG)를 대상으로 주요 기질 부분 인 이인산과의 결합 특성을 규명하고자 하였다. 열 안정성 분석(thermal shift assay, TSA)을 통한 BsIspG와 이인산 간의 해리상수(KD)는 12.68 mM로 산출되었으며, 이인산 농도가 증가함에 따라 BsIspG의 열 안정성 이 농도 의존적으로 증가함을 확인하였다. 상동 모델링 결과, BsIspG의 전체 구조는 상동 단백질들과 유사한 형태를 보였으며, 아미노산 서열 상동성이 상대적으로 낮음에도 불구하고 이인산 결합에 관여하는 잔기들 은 모두 보존되어 있었다. BsIspG와 이인산 간의 도킹 시뮬레이션에서 의 결합 자유 에너지는 –5.5 kcal/mol로 계산되었으며, R60, R106, K181, E209, S239 잔기들이 기질 결합 부위에서 이인산 결합에 관여할 것으로 예측되었다. 돌연변이 연구에서, N137A, E209A 및 S239A 돌연 변이체는 야생형과 유사한 KD 값을 보였지만, 이인산과의 결합효율은 약 1.5배 감소하여 이들 돌연변이가 이인산과의 결합에 약간 영향을 미 치는 것으로 나타났다. 특히, R60A, R106A, K181A 돌연변이체에서는 이인산 결합에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되어, 해당 잔기들이 BsIspG의 기질 인식에 필수적인 역할을 수행함을 보여주었다. 종합적으 로, 본 연구 결과는 기질 모이어티로서 이인산 인식에 대한 이해를 확장 하는 BsIspG와 이인산 간의 상호작용에 대한 생화학적 통찰을 제공한 다. 주제어 : 이소프레노이드, MEP 경로, 고초균, IspG, 이인산, 기질 모이어 티

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 6
• Ⅲ. 결 과 15
• Ⅳ. 고 찰 32
• 참고문헌 34
• 영문초록(Abstract) 37