• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.126-130
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• 2016

Epidermal growth factor receptor(EGFR)는 HER family에 속하는 tyrosine kinase receptor로서 다양한 하류경로로 신호를 전달하여 세포 증식, 혈관 형성, 세포 사멸을 억제하는 역할을 한다. EGFR이 폐암의 형성에 중요한 역할을 하고 많은 상피세포 종양에서 비정상적으로 활성화됨에 따라 암 치료에 중요한 역할을 하고 있어 EGFR tyrosine kinase inhibitor(TKI)에 관한 많은 연구가 이루어졌다. 위와 같은 약 개발에 있어서 현재 가상 시뮬레이션을 통한 약 후보물질 개발이 진행되고 있다. 특히, Molecular docking 시뮬레이션은 기존의 실험적인 기술(X-ray crystallography, NMR)로는 연구하기가 어려웠던 protein과 ligand간의 상호작용을 예측하여 이에 대한 정보를 제공할 수 있다. 하지만, 우선적으로 Molecular docking 시뮬레이션은 정확한 validation을 기반으로 진행되어야 신뢰할 수 있는 정보를 얻을 수 있다. 따라서 이번 연구에서는 EDISON에서 제공하는 Dock 프로그램과 일반적으로 잘 알려진 Glide, Autodock 프로그램으로 protein data bank(PDB)에서 제공하는 EGFR wild type cocrystal을 redocking하는 방식을 통하여 최상위 rank pose의 RMSD 값을 통한 validation 성능을 비교함으로써 어떤 프로그램이 EGFR과 ligand 간의 결합예측을 하는데 있어서 보다 더 정확한 결과를 낼 수 있는지 알아보고자 하였고 시뮬레이션 결과 Autodock에서 가장 우수한 결과 값을 보여주었다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2017.03a
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• pp.46-53
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• 2017

알츠하이머병은 치매를 유발하는 가장 주된 원인 질환으로 환자들은 인지장애를 겪게 된다. 현재 치료약으로 사용되는 약으로는 acetylcholinesterase 저해재가 있지만 이 약들의 효과는 미비하다. 그래서 인지기능에 영향을 미친다고 알려진 신경전달물질인 GABA, Glutamate, acetylcholine의 수치를 조절 할 수 있는 $5-HT_6$ receptor antagonist가 현재 개발되고 있다. 현재 여러 antagonist들이 임상실험 되었고, 인지 능력향상에 효과를 보이고 있다. 그러나, $5-HT_6$ receptor의 구조가 밝혀지지 않아 아직 원자적 수준의 결합 분석이 이루어지지 않았으므로 이 부분에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Homology modeling을 통해 receptor의 구조를 예측하고, 현재 임상실험 중인 antagonist들 중 7개를 docking을 통해 단백질과 리간드의 결합을 예측하였다. Edison에서 Galaxy TBM과 Galaxy Refine을 사용하여 Homology modeling 한 결과 GPCR의 전형적인 모델에 특징적으로 긴 cterminal을 가졌다는 것을 확인 할 수 있었다. 생성된 구조를 가지고 Edison의 Dock 프로그램으로 7개의 antagonist가 어떠한 결합을 하는지 분석하였다. 그 결과, binding pose에 공통적으로 Trp102, Asp106, Val107, Pro177, Phe188, Val189, Ala192, Phe284, Phe285, Asn288, Thr306, Tyr310이 관여하는 것을 docking을 통해 알 수 있었다. 특히, Phe285는 7개의 antagonist 중에 4개와의 interaction을 하고 있는 것을 관찰하였다. 이 연구를 통하여 $5-HT_6$에 효과적으로 결합하여 치료효과를 낼 수 있는 신약을 개발할 수 있다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.125-137
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• 2013

2012년 G 단백질 연결 수용체(G-Protein Coupled Receptors ; GPCR) 연구가 노벨 화학상을 받았다. 상당히 많은 병과 관련되어 있어 잠재력이 크고, 많은 연구가 진행 중이다. 현재 리간드와 단백질간의 정전기적 포텐셜 연구를 통한 예측 연구가 진행되고 있지만, GPCR과 리간드 간의 연구에서 아직 리간드의 전하를 통한 단백질과 리간드간의 상호작용 예측 연구가 되어 있지 않다. 그렇기 때문에 이번 연구에서는 8가지 방법으로 전하(charge)를 띠게 하여서 단백질과 리간드의 상호작용을 계산을 통하여 예측하여 보았다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.13-24
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• 2013

Dopamine agonists and antagonists and its receptor play a critical role in the information transfer in the nervous system, and dopamine receptor-ligands interactions are deeply related to Parkinson's disease, schizophrenia and some other mental diseases. However, the only experimental 3D structure available for dopamine receptors is human D3 dopamine receptor. Therefore, it is important to create model of subtype dopamine receptor-ligands interactions. We report here the 3D structures of the human D1 and D2 dopamine receptor predicted by using GalaxyTBM, and its predicted binding site determined by using GalaxyDock. The highly conserved Asp on TM 3 and Phe on TM 6 have critical role in ligand binding. Also, highly conserved serines on TM 5 are essential for binding agonists and some kinds of antagonists. We identify differences between binding sites of agonists and antagonists of human D1 and D2 dopamine receptor, and find the reasons of selective binding of antagonists.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.86-89
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• 2016

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.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.96-101
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• 2016

대부분의 단백질-리간드 도킹 프로그램에서 리간드의 구조 유연성은 리간드의 회전 가능한 torsion angle들을 샘플링 하는데 국한된다. 따라서 도킹에 사용되는 초기 리간드 구조의 결합길이, 결합각, ring 구조 등에 따라 단백질-리간드 도킹의 성공여부가 달라질 수 있다. 실제 단백질-리간드 도킹 프로그램을 이용하여 단백질-리간드 상호작용을 연구하는 경우, 리간드의 구조를 임의의 구조 데이터베이스로부터 얻거나 다양한 리간드 3차원 구조 생성 프로그램 등을 이용하여 생성하게 된다. 따라서 리간드의 초기 구조가 단백질-리간드 도킹 프로그램의 성능에 어떤 영향을 주는지 살펴보는 것은 실제 단백질-리간드 도킹을 활용하는 경우에 단백질-리간드 도킹 프로그램의 성능이 어떨 것인지 알아볼 수 있다는 점에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 리간드 분자의 초기 구조가 단백질-리간드 도킹에 미치는 영향을 알아보기 위해 30개의 단백질-리간드 복합체 표적에 대해 리간드의 초기 구조를 다양하게 생성하여 GalaxyDock으로 단백질-리간드 복합체 구조를 예측하였다. 도킹을 위한 리간드 분자를 만들 때 Ring library에서 여러 가능한 ring의 conformation을 가져오는 방법으로 리간드의 구조를 다양하게 만들었으며, 도킹 결과 한 가지 모델만 사용했을 때에 비해 도킹의 성공률이 70%에서 80%로 10% 증가한 것을 확인하였다. 또한 특히 구조적으로 유연한 ring이 리간드에 있는 경우 초기 구조가 도킹의 성공률에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.