Tubulins are protein building blocks that are naturally preprogrammed to assemble into cytoskeletal microtubules (MTs). In this thesis, cationic polymers are used as a molecular switch, which triggers two-dimensional (2D) conformational changes of tubulins, to control tubulin-based nano-architectures. Synchrotron small-angle X-ray scattering (SAXS) and transmission electron microscopy (TEM) reveal ‘tubulin double helices’ and tubulin double helix-based architectures in nanoscale. The new architectures are controlled by the size and concentration of cationic polymers, which suggests a mechanism of the molecular switch. Finally, tubulin-based nanotubes were developed for the application as anticancer drug delivery carriers.
튜불린 단백질은 자기조립을 통해 세포골격 마이크로튜불을 형성하는 빌딩 블록이다. 본 학위논문에서는 튜불린 단백질의 이차원 (2D) 형태 변형을 유도하는 분자스위치인 양이온 중합체를 이용해 튜불린 기반의 나노아키텍처를 제어하는 연구에 대해 다룬다. 싱크로트론 소각 X-선 산란 (SAXS)과 투과전자현미경 (TEM) 기술을 통해 튜불린 단백질의 이차원 형태 변형의 결과로 ‘튜불린 이중나선’ 구조가 형성됨을 발견하고, 이를 기반으로 하는 다양한 튜불린 아키텍처의 구조 분석이 이루어졌다. 양이온 중합체의 크기와 농도에 따라 튜불린 아키텍처를 제어할 수 있음을 밝히고 이의 메커니즘을 제시한다. 또한, 항암약물 전달체로의 응용을 위한 튜불린 기반의 나노튜브 구조를 개발하였다.
