본문 바로가기 메뉴 바로가기

해외동향기술

미래산업을 창조하는 나노분야의 새로운 소식을 알려드립니다.
  • 정책/동향
  • 해외동향기술

Cryo-EM을 통한 5-HT3 수용체의 구조 및 메커니즘 연구 ndsl 상세보기

과학기술분류

건설/교통;생명과학;보건의료

저자

KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

키워드

1. Titan Krios 저온 전자 현미경(Cryo-EM),세로토닌 수용체,원자 해상도,5-HT3 수용체,구토 억제제,이온성 수용체,신경전달물질 2. Titan Krios cryo-electron microscope (cryo-EM),European Synchrotron,5-HT3,neurotransmitter,membrane proteins,antinausea drugs,atomic resolution

등록일

20181110

NDSL OPENAPI

초록
지난 2017년 11월, 프랑스 내에 위치한 유럽싱크로트론 방사시설(ESRF)에서 Titan Krios 저온 전자 현미경(Cryo-EM)이 정식 출범하였다. 동 현미경을 통해 수집된 데이터는 화학요법 및 방사선치료로 인한 메스꺼움 완화 약물의 표적이 되는 세로토닌 수용체의 활성화 주기를 설명하는데 활용되었으며, 이와 관련된 논문이 네이처 학술지에 게재되었다. Cryo-EM 개발로 인해 연구자들은 핵심적인 역할을 하는 세포막 단백질(membrane proteins)을 포함하여 활성화된 생체 분자를 동결시키고 이를 각각 원자 해상도 이미지로 표현 할 수 있게 되었다. Cryo-EM은 단백질이 다른 분자들과 상호작용을 하는 동안 나타나는 역동성을 스냅샷으로 표현 가능하도록 도와주며, 생명화학에 대한 기본적인 이해 및 의약품 개발에 결정적으로 중요한 정보를 제공한다. 이번 연구는 구조생물학연구소(IBS-mixed research unit CEA-CNRS-University Grenoble Alps), 파스퇴르 연구소, 프랑스 로렌대학교(University of Lorraine), 덴마크 코펜하겐대학교(University of Copenhagen), 미국 일리노이대학교(University of Illinois) 및 생명공학 회사인 Theranyx가 공동으로 수행하였다. ESRF 저온전자현미경을 통해 수집된 데이터를 바탕으로 수행된 본 연구는 세로토닌 수용체 계열에 속하는 5-HT3 수용체의 활성화 주기에 대해 집중 조명한다. 이 수용체는 불안, 식욕, 기분, 메스꺼움, 수면, 체온 조절과 같은 생물학적 및 신경학적 과정에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 5-HT3는 신경전달물질로, G 단백질 결합 수용체인 여타 세로토닌 수용체들과 달리 이온성 수용체이며 활성화하는 동안 형태가 변한다. 5-HT3는 뇌뿐만 아니라 소화관을 움직이는 말초 신경계에도 존재한다. 5-HT3는 약물의 주요 표적으로, 여러 제약회사에서 이와 관련된 광범위한 연구를 수행해왔다. 환자가 화학요법이나 방사선치료를 받는 경우, 메스꺼움 및 구토 등의 부작용이 자주 발생한다. 특히, 암 치료에 사용되는 화학 물질은 세로토닌 신호 전달을 증폭시키는데, 이는 5-HT3를 활성화시키고 이온 채널을 개방하여 메스꺼움을 유발한다. 논문 저자이자 프랑스 CNRS의 연구원인 Hugues Nury는 “수용체는 그 중요성으로 인해 이미 광범위하게 연구되어 왔다. 하지만 저온전자현미경 덕분에 최근에는 원자 수준에서 수용체에 대한 보다 깊은 연구를 수행할 수 있게 되었다”고 설명했다. 본 논문에는 5-HT3 수용체의 4가지 형태에 대한 연구결과가 수록되어 있다. 이 중 세 개의 이미지는 스위스의 세포 이미지 센터(Cellular Image Center) 및 나노 애널리틱스(Nano Analytics)에서 발췌되었으며, 네번째 이미지는 ESRF에서 발췌된 것으로 5-HT3의 활성화 메커니즘을 완전히 밝히는 데 주요한 역할을 했다. 수용체 변형 중 한 형태는 화학요법에서 광범위하게 활용되는 항구토제 덕분에 억제가 가능하다. 따라서 수용체에서 얻은 이미지는 항암 치료 환자의 구토 억제제를 보다 효과적으로 개발하는데 유용할 것으로 전망된다.