As a chemical biology research group, our goal is to understand complex biological systems at the molecular level using tools of synthetic chemistry. For this, we design and synthesize novel molecular tools, ranging from small molecules to peptides and modified proteins, in order to provide unique and innovative solutions to important biological problems. In this respect, our research program has three "elements" – synthetic chemistry, molecular design, and biological applications. In our group, they are synergistically integrated for innovative chemical biology research.


        우리 연구실의 목표는 유기합성화학화학생물학(chemical biology)의 도구를 이용하여 복잡한 생물학적 시스템을 분자적 수준에서 이해하는 것입니다. 이를 위해, 저분자 물질, 펩타이드, 합성단백질에 이르는 다양한 새로운 분자 도구를 설계하고 합성하며, 이러한 도구들을 이용하여 생물학의 중요한 문제들에 대해 창의적이고 혁신적인 해답을 제시하고자 합니다. 이러한 측면에서, 우리 연구실에서는 유기합성화학, 분자 설계, 그리고 생물학적 응용이라는 3가지의 요소가 결합된 융합 연구를 진행하고 있습니다. 




Synthetic Organic Chemistry


Novel synthetic methods
for
peptides and proteins


Today, most of newly developed drugs are peptides or proteins. Despite the remarkable progress in solid-phase peptide synthesis (SPPS) and recombinant protein expression, it is still difficult to obtain modified proteins and peptides in pure form. Novel synthetic methods for modified peptides and proteins will enable the access to these modified polypeptides, opening doors for the development of next-generation peptide therapeutics and biologics. These methods will also be essential for driving our own chemical biology research. 


    최근 개발되는 신약의 대부분은 펩타이드 혹은 단백질로 이루어져 있습니다. 우리 연구실에서는 이러한 펩타이드/단백질에 적용할 새로운  유기합성화학 방법론을 연구하고 있습니다. 이러한 방법론은 우리 연구실이 추구하는 화학생물학 연구의 기반이 될 뿐 아니라, 차세대 단백질/펩타이드 신약개발 과정에서 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.




Molecular Design of Chemical Biology Tools

New molecular tools for studying protein post-translational modifications (PTMs)


    In living organisms, proteins undergo chemical modifications called post-translational modifications (PTMs). PTMs dynamically control the target protein function, and misregulation of these PTMs can lead to many diseases including cancer. Therefore, it is extremely important to have molecular understanding of PTMs for future biomedical research, and our research is aimed the design and synthesis of molecular tools for studying PTMs.


           생체내의 단백질은 인산화, 당화, 아세틸화 등의 다양한 번역후 수식과정 (post-translational modification, PTM)을 통하여 그 기능이 정밀하게 조절됩니다.  이러한 PTM에 문제가 생길 경우 암 등의 질병의 원인이 될 수 있으며, 따라서 이러한 PTM의 정확한 기능 및 조절 기작을 밝히는 것은 생물학 기초 연구 뿐 아니라, 신약개발 등의 응용 측면에서도 대단히 중요합니다. 우리 연구실에서는 PTM의 기능을 분자적 수준에서 밝히기 위한 분자 도구를 설계 및 합성하여 활용하는 연구를 진행하고 있습니다. 


Chemical tools for studying lipid phosphorylation

  Many biological signaling lipids including sphingolipids, ceramides, diacylglycerols undergo reversible phosphorylation in vivo. The lipid phosphorylation and dephosphorylation by lipid kinases and phosphatases regulate numerous important physiological phenomena including cell survival, proliferation, inflammation, etc. We are developing molecular tools to monitor and regulate these phosphorylation events in vivo.
     세포내의 지질 중 스핑고지질과 세라마이드 등은 인산화와 탈인산화를 통하여 세포 생존, 증식, 염증반응 등 중요한 생리적 현상을 조절합니다. 따라서 이러한 인산화/탈인산화를 매개하는 키나아제와 포스파타아제는 중요한 신약개발 타겟으로 각광받고 있습니다. 우리 연구실에서는 이러한 세포 내의 지질 인산화 과정을 직접 관찰하고 또 조절할 수 있는 분자 도구를 개발중입니다.


Investigation of Biological Systems

Molecular understanding and application of cellular signal transduction systems


        Cells can sense a diverse array of physical / chemical changes in the extracellular world and respond. These adaptive responses are critical in the control of virulence, antibiotic resistance, and biofilm development in pathogenic bacteria. We are interested in understanding the molecular mechanism of two-component signaling systems and the application of such understanding in the development of next-generation antibiotic strategies as well as novel biosensors.


        세포는 세포 밖의 다양한 물리/화학적인 변화를 감지하고, 그 변화에 대응합니다. 이러한 적응 과정은 박테리아의 생존 뿐 아니라 병원성 박테리아의 항생제 내성, 바이오필름, 병독성의 발현 조절에도 핵심적인 역할을 합니다. 우리 연구실에서는 이 과정을 분자적으로 규명하고 뜻대로 조절하는 방법을 연구하여, 차세대 항생 요법의 개발의 기반을 마련하고자 합니다. 또한, 박테리아가 환경 변화를 감지하는 분자적 원리를 밝힘으로써, 새로운 바이오센서의 개발로도 이어질 것으로 기대됩니다.