Research

  How do cells feel the world? We study how receptors and ion channels on the cell membrane convert physical and chemical cues—force, temperature, ligands, and lipids—into electrical signals. This conversion underlies touch, proprioception, pain, blood-pressure control, hearing, and growth. When these pathways go wrong, the results include chronic pain, hearing loss, fibrosis, and cancer.

  저희는 세포막에 존재하는 수용체와 이온 채널이 물리적 및 화학적 자극 (힘, 온도, 리간드, 지질 등)을 전기적 신호로 변환하는 방식을 연구합니다. 이러한 변환 과정은 촉각, 고유 감각, 통증, 혈압 조절, 청각, 그리고 성장을 포함한 다양한 생명 현상의 근간이 됩니다. 이 신호 전달 경로에 문제가 발생하면 만성 통증, 난청, 섬유증, 암과 같은 질병으로 이어질 수 있습니다.

  Our work focuses on membrane proteins that govern these processes, including TRP channels, Piezo channels, and selected K2P and ligand-gated channels, together with their protein partners and lipid environments. We ask how membrane tension, curvature, and composition reshape gating; how small molecules and peptides modulate activity; and how these mechanisms intersect with disease. 

  저희 연구는 이러한 과정을 조절하는 막 단백질에 초점을 맞춥니다. 주요 연구 대상으로는 TRP 채널, Piezo 채널, 그리고 K2P 및 리간드 개폐 채널 등이 있으며, 이들의 결합 단백질 및 주변 지질 환경까지 함께 탐구합니다. 특히 막 장력, 곡률 및 지질 조성이 채널 개폐를 어떻게 변화시키는지, 작은 분자나 펩타이드가 활성을 어떻게 조절하는지, 그리고 이러한 메커니즘이 질병과 어떻게 연관되는지에 대해 연구합니다.

What we study

• Gating logic of ion channels under chemical (ligands, temperature) and mechanical (tension, curvature) inputs

• 화학적 (리간드, 온도) 및 기계적 (장력, 곡률) 입력에 따른 이온 채널의 개폐 작동 원리

• Regulation by interacting proteins and lipids, and how these interactions tune sensitivity and adaptation

• 상호작용 단백질 및 지질에 의한 조절 방식, 그리고 이러한 상호작용이 채널의 민감도 및 적응을 어떻게 조절하는지

• Host–pathogen interfaces where bacterial/viral effectors hijack membrane-protein signaling

• 병원체 (세균/바이러스) 매개체가 막 단백질 신호 전달을 조작하는 숙주-병원체 상호작용

• Membrane-protein circuits engineered for diagnostic and therapeutic functions

• 진단 및 치료 기능을 위해 설계된 막 단백질 회로

How we study it

• Structures across states: Single-particle cryo-EM and cryo-electron tomography (cryo-ET) to capture conformational landscapes from molecules to cells 

• 구조 분석: 단일 입자 극저온 전자현미경 및 극저온 전자 단층 촬영을 통해 분자 수준부터 세포 수준까지 구조적 형태 변화를 규명

• Function: Electrophysiology and quantitative biochemistry in native cells and reconstituted systems (nanodiscs, proteoliposomes) under defined mechanical and chemical stimuli 

• 기능 분석: 밝혀진 기계적 및 화학적 자극 하에서 자연 상태 세포 또는 재구성된 시스템 (나노디스크, 프로테오리포좀)을 이용한 전기 생리학 및 정량 생화학 연구

• Computation: AI-guided modeling, integrative fitting, and simulations to connect structure, dynamics, and function 

• 계산 분석: AI 기반 모델링, 통합 피팅, 그리고 시뮬레이션을 활용하여 구조, 동역학, 기능 간의 관계를 연결

• Tool-building: Standardized pipelines for native-source purification, lipid remodeling, high-sensitivity assays, and genetic or pharmacological perturbations

• 기술 플랫폼 개발: 자연 상태 정제, 지질 재구성, 고감도 분석법, 그리고 유전적/약물학적 조절을 위한 표준화된 파이프라인 구축

Why it matters

  By unifying chemical and mechanical signaling, we reveal general rules of membrane-protein communication, pinpoint disease-relevant structural features, and create starting points for analgesics, anti-infectives, and precision bio-devices.

  화학적, 기계적 신호의 통합적 이해를 통해 막 단백질 통신 원리를 정립하고 질병 관련 구조를 파악합니다. 이를 바탕으로 진통제, 항감염제, 정밀 바이오 장치 개발의 기반을 마련합니다. 

• Determine high-resolution structures of membrane receptors and ion channels across resting, intermediate, and active states using cryo-EM and cryo-ET. 

• 휴지 상태, 중간 상태, 활성 상태 등 다양한 상태에 있는 막 수용체 및 이온 채널의 고해상도 구조를 극저온 전자 현미경 및 극저온 전자 단층 촬영을 사용하여 규명합니다.

• Integrate structural, biochemical, biophysical, and computational methods to correlate conformational change with function in native and reconstituted membranes under controlled force and lipid composition. 

• 구조생화학, 생화학, 생물물리학, 전산학적 방법을 통합하여 제어된 힘과 지질 조성 하에서 자연 및 재구성된 막에서의 구조 변화와 기능의 상관관계를 분석합니다.

• Map how protein partners, small molecules, peptides, and lipids remodel gating; define allosteric networks and coupling to the membrane. 

• 결합 단백질, 작은 분자, 펩타이드, 지질이 채널 개폐를 재구성하는 방식을 규명하고, 알로스테릭 네트워크 및 세포막과의 결합을 연구합니다.

• Elucidate host–pathogen mechanisms at membrane-protein interfaces and nominate actionable targets for anti-infective strategies. 

• 막단백질 결합 부위에서의 숙주-병원체 메커니즘을 밝혀내고, 항감염 전략을 위한 주요 타켓을 발굴합니다.

• Build and develop biochemical toolkits—native-source purifications, nanodisc/proteoliposome platforms, lipid-editing protocols, and high-throughput functional readouts. 

• 생화학적 툴킷을 구축하고 개발합니다. (예: 자연 상태로의 정제, 나노디스크/프로테오리포좀 플랫폼, 지질 재구성 프로토콜, 고속 기능 분석법).

• Pursue structure-based discovery and optimization of small-molecule and peptide modulators for prioritized membrane-protein targets. 

• 밝혀진 막 단백질 타켓에 대해 구조 기반의 저분자 및 펩타이드 조절제를 발굴하고 최적화하는 연구를 수행합니다.

• Engineer membrane-protein-based synthetic circuits to rewire cellular responses for diagnostics and therapeutics.

• 막 단백질 기반의 합성 회로를 설계하여 진단 및 치료 목적에 맞게 세포 반응을 재구성합니다.