Protein structure analysis using cryo-electron microscopy has received worldwide attention, receiving the Nobel Prize for Chemistry in 2017, as a core technology in basic biological research and drug development. However, limitations on the use of electron microscope for data acquisition and computing resource for processing of data make it difficult to study in cryo-EM in domestic field. In order to overcome this problem, this study aims to establish 1) condition for image acquisition using cryo-electron microscope, 2) image processing using personal server and cloud computing, and 3) case study with target proteins of interest (human ferritin, streptococcus pneumonia ClpL) using established experimental conditions. The above results are expected to contribute to facilitate the study of protein structure using cryo-electron microscopy as a basic research.
초저온전자현미경을 이용한 단백질의 구조분석법은 기초 생물학 연구와 신약개발 분야의 핵심기술로서 2017년 노벨화학상을 받는 등 전세계적으로 주목을 받았다. 하지만, 국내에는 전자현미경 장비와 이미지 데이터분석 서버의 이용에 제약이 있어 원활한 연구가 상대적으로 어려운 실정이다. 이를 극복하기 위해, 이 연구에서는 1) 국내에 첫 도입된 초저온고해상도 현미경 장비의 고해상도 이미지 획득을 위한 조건 실험 조건 확립, 2) 개인용 분석 서버, 클라우드 컴퓨팅, 슈퍼컴퓨터를 이용한 이미지 분석의 최적 조건 확립, 3) 확립된 실험조건을 사용한 실제 타겟 단백질들 (human ferritin, streptococcus pneumonia ClpL)의 구조분석 사례들을 다루었다. 위의 결과들은 전자현미경을 이용한 구조분석을 원활하게 하기 위한 기반연구로서, 앞으로의 초저온전자현미경을 이용한 단백질 구조 연구에 기여할 것으로 기대된다.
