Cryo-EM을 이용한 단백질 접힘 중체(Folding Intermediates)의 동역학적 구조 분석

Cryo-Electron Microscopy (Cryo-EM)은 액체 질소 온도에서 급속 동결된 생체 분자를 이용하여 초고해상도로 3차원 구조를 규명하는 기술이며, 특히 단백질이 정상 상태에서 벗어나 접히는 과정 중의 동역학적 중간체를 포착하는 데 강력한 도구로 활용됩니다.

방법론적 접근

• 불균일성 처리: 단백질 접힘 경로는 다양한 구조적 상태를 가지므로, Cryo-EM 이미지 분류(Image Classification) 및 궤적 재구성(Trajectory Reconstruction) 알고리즘을 적용하여 여러 형태의 folding intermediate 클러스터를 분리합니다.
• 동역학 모델링: 얻어진 각 구조체에 대해 Molecular Dynamics (MD) 시뮬레이션을 수행하여, 중간체들이 어떻게 다음 단계의 안정된 최종 구조로 이행하는지에 대한 시간적 흐름을 추론합니다.

이를 통해 단백질 항상성 유지에 필수적인 구조적 취약점이나, 응집(Aggregation)을 유발하는 특정 구조적 전환점을 명확히 밝혀낼 수 있으며, 이는 신약 설계의 기초 자료가 됩니다.