세로토닌 수용체와 환각물질과의 결합 구조
세로토닌 수용체와 환각물질과의 결합 구조
  • 함예솔
  • 승인 2020.10.22 23:55
  • 조회수 363
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

염증이 어떻게 우울증을 유발할까? 출처: AdobeStock
기분과 감정을 조절하는 신경전달물질 세로토닌.  출처: AdobeStock

기분과 감정을 조절하는 신경전달물질 '세로토닌'의 작용을 매개하는 수용체와 환각물질과의 결합 구조가 베일을 벗었습니다. 세로토닌 수용체 2A를 표적으로 하는 부작용 없는 항우울제 개발연구가 활발한 가운데, 수용체와 환각물질간 결합구조가 밝혀짐에 따라 환각이나 중독을 피할 수 있는 항우울제 설계의 실마리가 될 것으로 기대됩니다. 

  • 세로토닌 수용체 2A(5HT2A,Serotonin Receptor 2A) 

14 종류의 세로토닌 수용체중 하나로 뇌의 대뇌피질에서 발견되는 막 단백질이며, 기쁨, 우울과 같은 인간의 기분을 조절합니다.

김국래 박사(공동 제1저자)가 소속된 미국 노스캐롤라이나 대학교 브라이언 로스 교수 연구팀이 세로토닌 수용체와 환각물질(LSD, 25CN-NBOH)과의 결합구조를 규명했다고 밝혔습니다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 <Cell>에 게재됐습니다. 

 

세로토닌 수용체와 환각물질과의 결합구조

 

향정신성의약품으로 지정된 강력한 환각제, LSD와 25CN-NBOH는 대뇌피질에서 주로 발현되는 세로토닌 수용체 2A와 결합하는 것으로 알려져 있었으나 그 결합 구조는 알려지지 않았습니다. 세포막을 관통하며 자리잡고 있는데다 유동적인 특성 때문에 순수하게 분리하기 어려운 세로토닌 수용체 2A의 순수한 단백질 결정샘플을 얻는 것이 급선무였습니다. 연구팀은 막 단백질을 생성하는데 유리한 곤충세포를 이용했습니다. 안정적이며 효율이 높은 유전자 전달체를 선별해 곤충세포에서 발현되도록 함으로써 충분한 양의 수용체 단백질 샘플을 얻을 수 있었습니다. 얻어진 수용체 결정과 환각물질과의 결합구조는 CryoEM과 X-선 결정학을 이용해 높은 해상도로 규명했습니다. 
 

  •  CryoEM 

초저온에서 단백질을 얼린 후 전자현미경으로 파티클 이미지들을 얻은 후 단백질 구조를 규명하는 방법입니다.

  •  X-선 결정학 : 단백질의 결정을 X 선 회절을 하여 구조를 규명하는 방법입니다. 
세로토닌 수용체와 환각물질(LSD 그리고 25CN-NBOH)과의 결합구조, 출처: 한국연구재단
세로토닌 수용체와 환각물질(LSD 그리고 25CN-NBOH)과의 결합구조, 출처: 한국연구재단

초저온에서 단백질을 얼린 후 전자현미경 이미지를 얻음으로써 25CN-NBOH와의 결합구조를 얻는 한편 단백질 결정에 대한 X선 회절 이미지를 통해 LSD와의 결합구조를 얻는 데 성공했습니다. 나아가 이렇게 드러난 결합부위에서 나타나는 독특한 잔기(residue)를 변형시키면 세포 내부로 전달되는 신호가 선택적으로 변하는 것을 통해 활성화 기작을 검증했습니다.

 

향후 인공지능을 이용한 분자설계나 분자도킹을 통해 환각이나 중독 등의 부작용으로부터 자유로운 항우울제 개발을 위한 후보물질을 발굴하는데 실마리가 될 것으로 기대됩니다. 


##참고자료##

 


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 충청남도 보령시 큰오랏3길
  • 법인명 : 이웃집과학자 주식회사
  • 제호 : 이웃집과학자
  • 청소년보호책임자 : 정병진
  • 등록번호 : 보령 바 00002
  • 등록일 : 2016-02-12
  • 발행일 : 2016-02-12
  • 발행인 : 김정환
  • 편집인 : 정병진
  • 이웃집과학자 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2016-2020 이웃집과학자. All rights reserved. mail to contact@scientist.town
ND소프트