• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.90-95
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• 2016

Heat Shock 70kDa Protein 1-Like(HSPA1L)는 Heat-shock protein70(HSP70) family에 속하는 chaperone protein으로 polypeptide folding, assembly, protein degradation 등 다양한 biological processes에 관여하고 있다. HSPA1L은 human methyltransferase-like protein 21A(METTL21A)에 의해 lysine residue에 methylation이 일어나게 되는데, 암세포에서 일반적인 HSPA1L은 주로 세포질에서 발견되는 반면 methylated HSPA1L의 경우 주로 핵에서 발견이 됨으로써 HSPA1L methylation이 암 세포 성장에 중요할 역할을 할 것이라 추측되며 anti-cancer drug target으로 주목 받고 있다. 하지만 현재 HSPA1L의 구조가 부분적으로만 밝혀져 있어 HSPA1L와 METTL21A가 어떤 residue들이 interaction 하여 binding을 하는지에 대해서 아직 밝혀 지지 않았다. 이로 인해 anti-cancer drug target으로서의 연구에 제한이 있다. 이번 연구에서는 homology modeling(Galaxy-TBM, Galaxy-refine)을 통해 HSPA1L 전체 구조를 밝혀 낸 후, HSPA1L 와 METTL21A를 protein-protein docking을 통해 binding pose 예측을 하였다. 이러한 binding pose를 protein interaction analysis하여 HSPA1L과 METTL21A binding에 관여하는 중요 residue들을 밝혀 냈다. 이러한 structural information은 methylated HSPA1L와 암 세포 성장간의 연관성, 더 나아가 anti-cancer drug 개발로 까지도 이어 질 수 있을 것이라 생각한다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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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.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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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.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2017년)
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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.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.177-183
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• 2015

$\text\tiny{D}$-Psicose 3-Epimerase (DPE)는 $\text\tiny{D}$-Fructose의 C3 Epimerase로써 $\text\tiny{D}$-Fructose를 $\text\tiny{D}$-Psicose로 전환해 주는 효소이다. $\text\tiny{D}$-Psicose는 설탕 대신 사용하는 감미료로 몸에 흡수되지 않아 칼로리가 없다고 알려져 있고 자연에서는 오로지 DPE에 의해서만 생산되는 희귀당이다. 이에 따라 DPE를 통한 $\text\tiny{D}$-Psicose 대량생산의 필요성이 대두되고 있는 등 이 분야에 대한 관심이 뜨거운 실정이다. 본 연구팀은 이 당과 관련된 작용기작 연구를 수행하기 위하여 아직 단백질 3차구조가 알려지지 않은 Clostridium hylemonae DPE (chDPE) 단백질의 3차 구조예측 연구를 수행 하였다. 우리는 HHsearch를 이용하여 agrobacterium tumefaciens의 DPE 외 2개의 구조를 호몰로지 모델링 연구를 위한 주형으로 선정하였다. 다음으로 PROMALS3D를 이용하여 주형들과 chDPE의 multiple sequence alignment를 수행하였고 이를 바탕으로 3차구조 예측 연구를 수행 하였다. 예측된 구조를 검증하기 위하여 ProSA와 Ramachandran plot분석을 이용하였고 Ramachandran plot에서 단백질의 94.8%에 해당하는 잔기들이 favoured regions에 위치하였다. ProSA에서는 Z-score값이 -9.3으로 X-선 결정학이나 핵자기 공명법으로 밝혀진 구조들에서 관측되는 범위 내에 위치하였다. 나아가 예측된 구조에 $\text\tiny{D}$-Psicose와 $\text\tiny{D}$-Fructose의 결합모드를 규명하기 위하여 도킹을 시도하였다. 이번 연구를 통하여 chDPE의 구조를 예측 할 수 있었고 이를 바탕으로 이 단백질의 기능을 이해하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.