연구분야 · Research Field
질병기전 규명
진단
신약 개발
Disease molecular mechanism
Diagonosis
Drug development
연구 소개 · Brief Summary
Ryu 교수는 고속 원자간력 현미경(High-Speed Atomic Force Microscopy, HS-AFM)과 단일분자 형광 분석 및 자기집게(magnetic tweezers) 기법을 함께 활용하여 염색체 조직화 단백질과 막단백질의 구조 동역학을 연구한다. 이들 분자가 작동하는 모습을 나노미터·밀리초 수준의 해상도로 직접 관찰함으로써, 다수의 인간 질환의 근간이 되는 염색체 조직화 및 막 신호전달의 분자 메커니즘을 규명하고 있다.
연구 주제 중 하나는 염색질 응축(chromatin compaction)과 암(癌)의 연관성이다. 최근 우리는 PRC2의 Q→R 돌연변이가 비정상적인 염색질 응축을 유발함을 밝혀, 이 돌연변이가 갑상선 암화(carcinogenesis)를 촉진하는 구조적 근거를 제시하였다. 또한 코헤신(cohesin)과 같은 주요 염색체 단백질이 가교 유도 상분리(bridging-induced phase separation)를 일으키며, 암유발 돌연변이가 이러한 응축 거동을 변화시킨다는 사실을 확인하였다—이는 악성 형질전환의 동인으로 점차 주목받고 있는 현상이다. 막단백질 측면에서는 내독소(LPS)가 Toll-유사 수용체 4(TLR4)로 전달되는 과정을 직접 시각화하여, 패혈증 및 염증성 질환과 관련된 선천 면역 활성화의 동적 단계를 포착하였다. 이러한 접근법을 통해서, Ryu 교수는 질환 메커니즘의 규명, 병원성 돌연변이의 분자 수준 진단, 그리고 신약 개발 표적의 발굴이라는 측면에서 직접적인 의학적인 접근을 하고 있다.
Prof. Ryu investigates the structural dynamics of chromosome-organizing proteins and membrane proteins using High-Speed Atomic Force Microscopy (HS-AFM) together with single-molecule fluorescence and magnetic tweezers assays. By directly visualizing these molecules in action at nanometer and millisecond resolution, this work reveals the molecular mechanisms of chromosome organization and membrane signaling—processes whose dysregulation underlies many human diseases.
An example is chromatin compaction and its link to cancer. We recently showed that a Q→R mutant of PRC2 drives aberrant chromatin compaction, providing a structural basis for how this mutation promotes thyroid carcinogenesis. We have also found that key chromosomal proteins such as cohesin undergo bridging-induced phase separation, and that oncogenic mutants alter this condensation behavior—an increasingly recognized driver of malignant transformation. On the membrane side, we directly visualized how endotoxin (LPS) is delivered to Toll-like receptor 4 (TLR4), capturing the dynamic steps of innate immune activation relevant to sepsis and inflammatory disease.
Collectively, these approaches translate directly into medical relevance: elucidating disease mechanisms, enabling molecular-level diagnosis of pathogenic mutations, and identifying targets for drug development.