박테리아의 세포 분열은 마지막 단계에서 세포질분열로 끝나며, FtsZ 단백질이 폴리머 형성 과정을 억제해 분열을 억제한다. FtsZ 단백질은 항생제 개발의 표적 단백질로 간주되며, GTPase 도메인을 포함한 두 개의 도메인으로 구성되어 있으며, GTP와 결합할 때 폴리머 형성에 관여한다. FtsZ 단백질의 폴리머 형성 과정은 잘 연구되었지만, EzrA 등의 폴리머 형성 조절 단백질에 대한 연구는 아직 미흡하다.
<h1>서 론</h1> <p>박테리아의 세포 분열은 마지막 단계에서 세포막의 절단에 의해 하나의 세포가 두 개의 세포로 나뉘어지는 세포질분열(cytokinesis)로 마무리가 된다. 진핵세포와 달리 원핵세포에서의 세포질 분열에서는 tubulin과 상동(homolog)인 FtsZ 단백질의 폴리머 형성이 중요한 역할을 하며, FtsZ 단백질은 eubacteria, archaea, chloroplast 등에 골고루 존재하지만 진핵 세포에는 존재하지 않는다. FtsZ 단백질의 폴리머 형성은 박테리아의 세포질 분열에 필요한 단백질들이 조합을 이루는 과정에서 scaffold 역할을 하며, 또한 세포막함입이 일어나게 하는 에너지를 제공하는 역할도 하게 된다. 따라서 FtsZ의 폴리머 형성은 세포 주기에 따라서 여러다양한 조절 단백질들에 의해 정교하게 조절된다. FtsZ단백질의 폴리머 형성 과정을 억제함으로써 박테리아의 세포 분열을 억제할 수 있으므로 FtsZ 단백질은 신규 항생제개발의 표적 단백질로 인식되고 있다.</p> <p>FtsZ는 두 개의 도메인으로 구성되어 있고, 아미노 말단은 GTPase 도메인이며, GTP가 결합하였을 때에 FtsZ 단백질의 폴리머 형성에 관여한다. (Protein Data Bank code:1FSZ). FtsZ 단백질의 카르복시 말단 도메인은 4개의 β-sheet로 구성되어 있으며, 아미노 말단 도메인과 카르복시 말단 도메인의 가운데에는 긴 helix가 위치하는 구조를 가지고있다. FtsZ 단백질의 폴리머 형성은 마그네슘 이온의 존재 하에 일어나게 되는데, GTP가 FtsZ 단백질의 아미노 말단 도메인에 결합하여 폴리머 형성이 일어나며, 그와 동시에 FtsZ 단백질의 아미노 말단 도메인은 GTPase 활성을 가지고 있으므로 폴리머가 형성된 후에 GTP가 분해되어 FtsZ폴리머가 다시 단량체로 바뀌게 된다. 리포좀을 활용한 연구에서는 리포좀 표면에서 FtsZ의 폴리머 형성을 통해서 막을 수축시키는 현상이 보고된 바가 있다</p> <p>기존의 다른 균주에서의 FtsZ 단백질의 구조 및 기능 연구를 통해서 FtsZ 단백질이 어떻게 폴리머를 형성하는지에 대한 연구는 많이 되어 왔으나, EzrA 단백질과 같은 FtsZ 폴리머 형성 조절 단백질들이 어떻게 폴리머 형성을 조절하는지에 대한 연구는 아직 미흡한 편이다. 특히 본 연구에서는 인체 병원균 중의 하나이며, 다제내성(multi-drug resistance)을보이는 균주인 Staphylococcus aureus (SA)의 FtsZ 단백질을 발현하고 폴리머 형성 활성을 관찰하였다. Methicillin에 약제 내성을 보이는 \(S. aureus\)의 경우, methicillin 이후에 여러 종류의 항생제가 개발되어 왔으나 이들에도 내성을 보이면서 병원 내 감염(Nosocomial infection)의 주요 균으로서문제가 되고 있으며 \(S. aureus\)를 표적으로 하는 항생제 연구가 필요하다. 본 연구를 통하여 \(S. aureus\)를 표적으로하는 항생제 개발을 위한 SA FtsZ 단백질의 폴리머 형성 모델 시스템을 구축하기 위해 SA FtsZ의 재조합 단백질을 대장균을 \(S. aureus\)를표적으로 하는 항생제 개발 연구에 응용될 수 있을 것이다.</p>