To accurately design and generate artificial proteins and protein complexes, the method which can stably and predictably connect protein components is required. In this research, we have shown that ‘alpha helix fusion method’ can rigidly and predictably connect protein components. The successful design of these novel fusion proteins was confirmed by X-ray crystallography. Repeat proteins such as ankyrin repeats or leucine-rich repeat (LRR) proteins have multiple copies of repeating units. They have applications in protein engineering and drug design, and we could generate several repeat proteins which are highly similar to the shape of ankyrin or LRR proteins. Therefore, ‘alpha helix fusion method’ can be used to develop novel proteins mimicking the structure or function of biologically and therapeutically important natural proteins. For single particle analysis using cryo-EM, molecular weight of protein needs to be higher than 100 kDa, and existence of symmetry at the target protein is helpful. By using the alpha helix fusion method, we could generate tetrameric protein complex. Since its high molecular weight (>200 kDa) and twofold symmetry, this tetrameric complex generated by the alpha helix fusion method may be a convenient tool for the cryo-EM analysis of small proteins.
인공 단백질과 단백질 복합체를 정확하게 제작하기 위해서는, 단백질들을 안정적이고 예측 가능한 구조로 연결할 수 있는 방법이 필요하다. 본 연구에서는, ‘알파 헬릭스 융합 방법’을 이용하면 단백질들을 단단하고 예측 가능한 구조로 연결할 수 있다는 것을 엑스선 결정학을 통해 규명하였다. ‘알파 헬릭스 융합 방법’을 통해 자연에 존재하는 반복 단백질과 유사한 구조를 가지는 반복 단백질들을 다양하게 제작할 수 있다는 것을 규명할 수 있었으며, 극저온전자현미경을 이용한 구조 분석에 활용 가능한 단백질 복합체 또한 제작할 수 있었다. 따라서, 향후 ‘알파 헬릭스 융합 방법’을 새로운 형태와 기능을 가지는 융합단백질 제작과 극저온전자현미경을 이용한 구조 정보 분석에 활용 가능한 단백질 복합체 제작 등에 응용 가능할 것이다.
