Receptors and ion channels are essential membrane proteins involved in physiological and pathological processes such as sensory perception, metabolism, neural signaling, disease, and infection. Our laboratory focuses on the recombinant production of functional receptors and ion channels using heterologous expression systems based on Escherichia coli and mammalian cells.

Because membrane-embedded receptors and ion channels typically retain their structure and function only within lipid bilayers, a key technical challenge is preserving their native ligand-binding and signal transduction properties throughout production, purification, and stabilization. To address this, we incorporate the produced receptors and ion channels into nanodiscs or nanovesicles, which enhance their stability and functionality. These systems closely mimic the native membrane environment, maintaining the structural integrity and biological activity of the proteins.

We produce olfactory, gustatory, and hormonal receptors, along with related ion channels, and integrate them into nanodiscs or nanovesicles to serve as key sensing elements in high-sensitivity biosensors. These systems are applied across industrial and biomedical fields. Furthermore, we aim to expand this technology toward the development of novel therapeutics for a range of diseases.

수용체와 이온채널은 인체의 감각, 대사, 신경 신호전달과 질병 및 감염 같은 생리·병리적 과정에서도 중요한 역할을 수행하는 단백질입니다. 우리 연구실은 이러한 단백질을 다양한 분야에 활용하기 위해, 대장균과 포유류 세포 기반의 이종 발현 시스템을 활용한 기능성 수용체 및 이온채널의 재조합 생산에 집중하고 있습니다.

특히, 세포막을 관통하는 수용체와 채널은 내부는 지질막 환경에서만 안정적으로 구조를 유지하고 기능을 수행하기 때문에, 이를 생산, 분리, 정제하면서도 본래의 리간드 인식 및 신호전달 능력을 보존하는 것이 기술적 핵심입니다. 이를 위해, 우리 연구실에서는 나노디스크(nanodisc) 또는 나노소포체(nanovesicle) 기술을 적용하여 수용체와 이온채널의 구조적 안정성을 확보하고, 생체 환경과 유사한 구조와 활성을 유지할 수 있도록 설계하고 있습니다.

우리는 후각, 미각, 호르몬 수용체 및 관련 이온 채널을 생산하고 이를 나노디스크 또는 나노소포체 기술을 적용하여 고감도 바이오 센서의 핵심 감지소자로 활용하고 있으며, 다양한 산업 및 의료 응용 분야에 적용하고 있습니다. 나아가, 이 기술을 기반으로 다양한 질환의 치료제 개발로 활용 범위를 확대해 나가고자 합니다.