Natural protein assemblies have been extensively studied and exploited as biomolecular scaffolds with rich functionalities and well-defined structures. Recent advances in designing artificial protein nanostructures through self-assembling features have enabled the understanding of the basic mechanisms in protein assemblies and the construction of diverse functional biomaterials for not only biosensing and clinical diagnosis but also molecular imaging. This paper outlines the design and fabrication of novel protein nanostructures and their applications in biosensing and live cell imaging. Chapter 1 provides general research background. Chapter 2 covers the sophisticated design of the rigidity and space controllable protein assembly based on a split green fluorescence protein (GFP) system. Chapter 3 describes manufacturing a highly sensitive and specific biosensor for the detection of influenza virus by harnessing multivalency in the GFP assembly. Chapter 4 presents the development of a quantum dot (QD) based cell imaging probe for practical labeling by engineering SpyCatcher and the avidin protein.
단백질이 가지고 있는 구조적 특성과 풍부한 응용 가능성을 바탕으로 새로운 단백질 조립체 개발에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 인위적인 나노 조립체 제작에 대한 연구 결과를 통해 조립 메커니즘을 이해하게 되었으며 바이오센서, 임상진단 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 본 연구 논문에서는 단백질 나노구조체의 제작 및 그 응용에 대해 소개한다. 녹색 형광 단백질의 조립 특성을 활용하여 경도와 공간을 정밀하게 조절할 수 있는 단백질 조립체를 제작 하였다. 단백질 조립체에 기능을 추가하여 만든 바이오센서는 인플루엔자 바이러스를 효율적으로 검출 할 수 있었다. 또한 아비딘 단백질의 엔지니어링을 통해 효율적으로 세포를 이미징 할 수 있는 형광 프로브를 개발하였다. 본 연구를 통해 단백질 나노조립체 제작에 대한 연구의 범위를 넓혔으며, 다양한 응용 가능성을 제시하였다. 이를 바탕으로 추후 활발한 연구가 진행될 것이라 기대한다.
