Research

Aminoacyl-tRNA synthetases (ARSs)

ARS는 tRNA와 아미노산을 연결해주는 효소로, ARS를 통해 만들어진 아미노아실-tRNA (AA-tRNA)는 단백질 합성에 이용됩니다. ARS는 단백질 합성이라는 생명 유지에 필수적인 과정에 기능하기 때문에 세균처럼 단순한 생명체부터 사람처럼 복잡한 생명체까지 모든 생명체에 존재합니다. 그런데, 복잡한 생명체에 존재하는 ARS는 단순한 생명체에 존재하는 ARS보다 효소 활성을 위한 도메인 이외에, 다양한 추가 도메인들을 가지고 있습니다. 이러한 추가 도메인들을 통해서 사람의 ARS는 단백질 합성 이외에도 다양한 추가 기능들을 수행하고 있다는 점이 다양한 연구 그룹을 통해 밝혀져 왔습니다. 저희 연구실은 ARS의 새로운 기능을 밝히고, 그 기능들이 어떻게 질병과 관련되어 있는지 연관성을 제시하며, 실질적인 치료적 접근방법을 제안하는 것을 통해, 궁극적으로 인간의 건강과 질병에 ARS를 적용하는 것을 목표로 연구하고 있습니다.

Investigation of molecular pathogenesis of genetic diseases and suggestion of possible treatments

ARS는 다양한 유전 질환과 밀접하게 관련되어 있습니다. 시퀀싱 기술의 발달과 더불어 다양한 ARS 관련 유전 질환이 최근 10년 내에 밝혀져 온 결과, 현재까지 40개의 ARS 유전자 중에서 39개가 60여 종의 유전 질환과 관련이 있다는 것이 알려졌습니다. 하지만, 이들 질환이 발생하는 분자적 기전은 무엇인지에 대해서는 아직 알려지지 않은 부분이 훨씬 많습니다. ARS의 다기능적 성질은 각 질병에서 다양한 분자 병리가 작용할 가능성을 시사합니다. 저희 연구실에서는 ARS의 알려진 기능들이 유전 질환과 어떻게 관련될 수 있는지, ARS 유전 질환은 ARS의 어떠한 새로운 기능에 의해 발생하는지에 대해서 양방향으로 연구함으로써, 분자 병리를 제안하고 치료에 대한 가능성을 제시하고자 합니다.

Evaluation of new drug efficacy and investigation of its molecular mechanism

ARS는 다양한 전략을 통해 신약 개발에 이용되고 있습니다. Mupirocin, tavaborole 같은 항생제들은 이미 환자 치료를 위해 임상적으로 널리 사용되고 있으며, ARS의 domain을 Fc fragment에 결합한 단백질 의약품, ARS의 활성을 저해하는 저분자 화합물, ARS를 타겟하는 단일클론항체가 각각 임상 3, 2, 1상에서 환자 치료를 위해 효능 및 안전성을 평가받고 있습니다. 저희 연구실에서는 이러한 약물들의 다양한 질병에서의 효능을 평가하고 작용 기전을 제안하여, 약물이 보다 다양하고 효과적으로 사용될 수 있는 근거를 제공하고자 합니다.

Exploration of pathological significance of amino acid signaling pathways and application to therapeutics

ARS는 각각의 아미노산에 대응하여 존재하며, 다양한 ARS들이 아미노산 의존적으로 신호전달체계에 관여한다는 것이 밝혀져 있습니다. 전통적으로, 아미노산은 동화작용 및 이화작용을 통해서 단백질 합성이나 세포 내 에너지 또는 대사물질 공급원으로 사용되는 역할이 잘 알려져 있습니다. 하지만 최근 아미노산 자체가 신호전달물질로 기능하여 단백질 간의 상호작용을 조절하는 역할을 한다는 사실이 밝혀지면서, 아미노산 센서를 발굴하고 그 기능에 대해 연구하는 것이 중요하게 부각되고 있습니다. ARS 중 일부는 아미노산의 센서로 작용하여 특정 신호전달체계를 매개한다는 것이 알려져 있기 때문에, 저희 연구실에서는 이러한 아미노산 신호전달체계에서 ARS의 기능이 질병과 어떻게 관련이 되어 있는지 기전을 밝힘으로써 치료적으로 활용할 수 있는 새로운 타겟 포인트를 제안하고자 합니다.