Cell지 게재, 노벨화학상 연구를 약물 개발에 이용할 기반 마련
G단백질수용체와 G단백질의 결합 과정에서 일어나는 구조 변화의 과정을 연구해 효과적이고 안전한 신약개발을 위한 패러다임을 제시했다.
G단백질수용체(초록색)가 G단백질(주황, 회색, 보라색 복합체)과 결합해 활성화되도록 유도하는 순차적 변화를 밝혔다. 2012년 노벨화학상이 수여된 구조(step 4)는 G단백질이 활성화된 이후의 구조이며 실제 세포 내에서 형성되는 구조가 아닐 수도 있다. 오히려 G단백질이 결합한 초기(step 2,3) 구조가 효과적이고 안전한 신약개발 전략에 도움이 된다.
정가영 교수(성균관대학교) 연구팀이 주요 의약품과 우리 몸 속 수용체가 작용해 신호전달에 관여하는 과정을 규명했다고 과학기술정보통신부와 한국연구재단(이사장 노정혜)이 밝혔다.
2012년 노벨화학상을 받은 G단백질수용체(GPCR)는 세포막의 문지기로서 호르몬, 의약품 등을 세포 내로 전달해 적절한 반응을 유도하며, 현재 사용 중인 의약품의 40%가 G단백질수용체를 통해 작용한다.
그러나 이 수용체가 G단백질과 결합했을 때의 구조를 이용해 약물의 효과를 높이려는 시도가 많지만 아직 실질적 결실은 없었다.
G단백질수용체(GPCR)는 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.
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 연구돼 온 G단백질수용체에 의한 G단백질 활성 원리의 패러다임을 바꾸는 이론을 제시했다”며, “향후 G단백질수용체에 작용하는 의약품 개발의 새로운 전략이 될 것이다”라고 연구 의의를 설명했다.
이번 연구 성과는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구지원사업(개인연구‧집단연구)의 지원으로 수행됐고, 국제학술지 '셀(Cell)' 5월 10일(한국시간)에 논문명 ‘Assmbly of a GPCR-G Protein Complex’, 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) 등으로 게재됐다.