바이오인

핵심내용

의약품 수용체의 신호전달 과정 규명

- Cell지 게재, 노벨화학상 연구를 약물 개발에 이용할 기반 마련 -

□ 정가영 교수(성균관대학교) 연구팀이 주요 의약품과 우리 몸 속 수용체가 작용해 신호전달에 관여하는 과정을 규명했다고 과학기술정보통신부(장관 유영민)는 밝혔다.

□ 이 연구 성과는 세계 최고 수준의 국제학술지 '셀(Cell)' 5월 10일(한국시간)에 게재되었다.

□ 2012년 노벨화학상을 받은 G단백질수용체(GPCR)*은 세포막의 문지기로서, 호르몬,의약품 등을 세포 내로 전달해 적절한 반응을 유도하며 현재 사용 중인 의약품의 40%가 G단백질수용체를 통해 작용한다.

ㅇ 그러나 이 수용체가 G단백질과 결합했을 때의 구조를 이용해 약물의 효과를 높이려는 시도가 많지만 아직 실질적 결실은 없었다.

* G단백질수용체(GPCR) : 외부 신호를 감지하면 세포 내부의 G단백질과 결합해, 세포의 신호전달계를 활성화시키는 역할을 한다. 시각, 후각, 심혈관, 뇌, 면역, 대사 기능 등 우리 몸의 다양한 기능을 조절한다.

□ 연구팀은 G단백질수용체가 외부 신호와 결합해 세포 내 반응을 유도하기까지의 순차적인 구조 변화를 규명했으며, 나아가 약물 개발에 활용될 수 있는 G단백질수용체의 구조도 제시했다.

ㅇ 연구 결과, 노벨화학상을 받은 G단백질수용체의 구조는 G단백질과의 결합 후 형태로 효과적 신약개발을 위한 실제 세포 내 G단백질 결합과정을 규명하기에 적절한 모델이 아닐 수도 있으며, 이 연구에서 밝혀진 결합 초기 G단백질수용체 구조가 세포 내 반응을 유도하는 효과적인 신약개발 추진에 더 적합한 것으로 밝혀졌다.

□ 정가영 교수는 “2012년 노벨화학상 이후 지속적으로 연구되어 온 G단백질수용체에 의한 G단백질 활성 원리의 패러다임을 바꾸는 이론을 제시했다”라며, “향후G단백질수용체에 작용하는 의약품 개발의 새로운 전략이 될 것이다”라고 연구 의의를 설명했다.

※ 정가영 교수는 2017년 만45세 이하 최우수 젊은과학자들의 단체인 ‘차세대한국과학기술한림원’ 회원으로 선출된 바 있다.

□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(개인연구‧집단연구)의 지원으로 수행되었다.

상세내용

 < 논문명, 저자정보 >

논문명

Assmbly of a GPCR-G Protein Complex

저자

정가영 교수(교신저자, 성균관대), 코빌카 교수(교신저자, 미국 스탠포드대), 로도스키 교수(교신저자, 미국 케이스 웨스턴 리저브대), 누엔민둑 박사 (제1저자, 성균관대), 양 박사(제1저자, 미국 스탠포드대), 라스무센 교수(제1저자, 덴마크 코펜하겐대)

< 연구의 주요 내용 >

1. 연구배경

 ○ G단백질수용체라 불리는 세포막 수용체군은 세포가 외부환경의 신호를 전달받는데 청지기 역할을 하여 시각, 후각, 심혈관, 뇌, 면역, 대사 기능 등 우리 몸의 다양한 기능을 조절한다. G단백질수용체 기능 이상은 각종 질병(예, 심장질환, 고혈압, 우울증, 정신병, 폐질환, 알레르기, 암, 당뇨 등)과 관련이 있다고 알려지고 있으며, 현재 사용 중인 약의 약 40%가 G단백질수용체에 작용한다.

 ○ 특히 G단백질수용체 신호전달의 중요성은 1994년 노벨생리의학상이 G단백질을 연구한 두 과학자에게, 2012년 노벨화학상이 G단백질수용체를 연구한 두 과학자에게 수여되는 것을 통해 인정받고 있다.

 ○ G단백질수용체 신호전달 기전을 정확하게 이해하는 것은 좀 더 효과적이고 안전한 G단백질수용체 작용 약물 개발의 발판이 된다. 이러한 노력의 일환으로 G단백질수용체가 G단백질을 활성시키는 구조적 원리를 규명하고자 하는 노력이 이루어져 왔고, 2011년 정가영 교수가 박사후연구원으로 참여한 프로젝트를 통해 세계최초로 G단백질수용체와 G단백질이 결합된 구조가 규명되었다(연구 결과는 2012년 노벨화학상이 수여됨).

 ○ 이후 많은 연구들이 이 노벨상 수상 구조를 바탕으로 신약개발 전략을 세워왔으나 아직까지 뚜렷한 진전은 보지 못하고 있는 실정이다. 따라서 이 구조가 아닌, 결합초기의 구조를 연구할 필요성이 대두되었다.

2. 연구내용

 ○ G단백질수용체가 G단백질과 결합하여 가는 과정에서 나타나는 순차적 구조변화를 규명하였고, 연구결과 2012년 노벨상이 수여된 구조는 결합 후기에 일어나며 생리적으로 유용하지 않음을 밝혔다.

 ○ 연구 결과는 G단백질수용체와 G단백질의 결합 초기 구조를 기반으로 한 신약개발 전략을 세워야 함을 제시한다.

3. 기대효과

 ○ 이 연구는 2012년 노벨화학상 수상 이후 지속되던 G단백질수용체에 의한 G단백질 활성 원리의 패러다임을 바꾸는 이론을 제시하여, 향후 G단백질수용체 작용 약물을 개발하는데 새로운 전략을 제시하는 데 기반이 될 것이다.

...................(계속)

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