국내 연구진이 의약품과 우리 몸 속 수용체가 작용해 신호전달에 관여하는 과정을 규명했다. 이는 2012년 노벨화학상이 수여된 연구 성과를 뒤엎는 새로운 연구여서 향후 약물을 개발하는데 새로운 전략을 제시하는 데 기반이 될 전망이다.

과학기술정보통신부는 정가영 성균관대학교 약학과 교수 연구팀이 ‘G단백질수용체’(GPCR)가 외부 신호와 결합해 세포 내 반응을 유도하기까지의 순차적인 구조 변화를 규명하고 약물 개발에 활용될 수 있는 G단백질수용체의 구조를 제시했다고 10일 밝혔다.

2012년 노벨화학상을 받은 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. 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.

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.

노벨화학상 수상 이후 지속되던 G단백질수용체에 의한 G단백질 활성 원리의 패러다임을 바꾼 이 연구는 향후 G단백질수용체 작용 약물을 개발하는데 새로운 전략을 제시하는 데 기반이 될 것으로 보인다.

정가영 교수는 “현재까지의 단백질 구조 연구는 대부분 어느 한 상태(즉, 활성 상태 혹은 비활성 상태)에 대한 연구가 주로 이루어져 왔고, 단백질의 구조가 변화되어 가는 과정에 대한 연구는 많이 이루어지고 있지 않았아”며 “이 연구는 G단백질이 활성화되는 과정에서 일어나는 구조 변화의 과정을 연구해 기존의 연구로 밝히지 못한 과정을 밝혔고, 그 결과 G단백질수용체 작용 신약개발의 새로운 패러다임을 제시했다는 의의가 있다”라고 밝혔다.

정 교수는 “G단백질수용체 활성 기전에 대한 연구를 지속해 좀 더 효과적이고 부작용이 적은 약물 개발을 위한 플랫폼을 마련하는 것이 궁극적인 연구 목표이다. 이를 위해 차근차근 현재하고 있는 연구를 발전시켜 나가고자 한다”고 덧붙였다.

연구 성과는 세계 최고 수준의 국제학술지 ‘셀(Cell)’에 5월 10일자로 게재됐다. 연구 성과는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(개인연구‧집단연구)의 지원으로 수행됐다.

유수인 기자 suin92710@kukinews.com