KAIST, 호르몬 조절 수용체 구조와 작용 메커니즘 규명

[지디넷코리아]

KAIST(총장 이광형)는 생명과학과 송지준 교수 연구팀이 초저온 전자 현미경을 이용, 호르몬 조절 물질인 소마토스타틴과 그 수용체인 소마토스타틴 리셉터 2(SSTR2) 복합체의 3차원 원자 해상도 구조를 규명해 호르몬 조절 메커니즘을 규명했다고 6일 밝혔다.

소마토스타틴은 성장호르몬의 분비를 억제하는 작용이 있는 호르몬이다. 내장과 뇌에 관련된 호르몬이며, 호르몬 분비 조절과 세포의 증식, 뇌 신경 물질 전달에 관여한다.

송 교수 연구팀은 연세대학교 이원태 교수 연구팀, 피씨지-바이오텍 연구팀과의 공동연구를 통해, 소마토스타틴과 결합해 다양한 호르몬의 분비를 억제하는 SSTR2 복합체 구조를 3차원 원자 해상도로 초저온 전자현미경을 이용해 규명했다. 이를 통해 소마토스타틴이 SSTR2를 통해 호르몬 분비를 억제하는 메커니즘을 규명했다.

소마토스타틴 수용체의 작용 메커니즘을 이용해 말단비대증, 신경뇌분비 종양의 제어 및 뇌기능을 향상할 수 있는 물질 개발에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

SSTR2은 세포막에 있는 막 단백질로, 세포 밖의 소마토스타틴을 신호로 인식해 세포 내로 전달하는 역할을 한다. 최근 KAIST 생명과학과 이승희 교수 연구팀에서도 소마토스타틴이 인지기능 향상에 기여한다는 것을 밝힌 바 있다. 그러나 소마토스타틴이 세포막에 존재하는 수용체와 결합하는 자세한 메커니즘이나 신약 개발에 필수적인 역할을 하는 3차원 원자구조는 알려지지 않았다.

연구팀은 초저온 전자현미경으로 소마토스타틴이 결합된 SSTR2 복합체의 원자 3차원 구조를 규명했다. 이를 바탕으로 소마토스타틴과 결합하는데 중요한 아미노산들을 발견하고, 이들의 기능을 세포 내에서 확인했다.

또 연구팀은 딥마인드가 단백질 구조예측을 위해 개발한 인공지능 프로그램 '알파폴드'를 이용해 소마토스타틴 수용체의 이성질 형태인 SSTR1, SSTR3, SSTR4, SSTR5의 구조를 예측, 이성질 형태 각각의 소마토스타틴 결합 메커니즘을 밝혀냈다. 이성질 형태란 같은 분자식을 갖는 화합물이지만 분자 구조가 다른 형태를 말한다.

이번 연구는 한국연구재단 바이오-의료기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 학술지 'e라이프(eLife)'에 최근 게재됐다.