[청각연구] 청력 회복의 길을 밝혀준 국내 연구 결과 - 청각 기능관련 단백질 GPR156 구조, 메커니즘 규명

 

지난 24년 4월 15일, 포항공과대학(포스텍) 홈페이지를 통해 난청 치료에 대한 희망을 갖게해 준 연구결과가 발표되었습니다. 아래에서 그 연구 결과에 대한 주요 사항을 언급한 내용을 소개해 드립니다.

 

[본 연구는 POSTECH, KHU, USC 및 옥스포드 대학의 공동 노력으로 청각 기능에서 GPR156의 역할에 대한 구조적 통찰력이 밝혀졌습니다.]

 

포항공과대학교 생명과학과 조윤제 교수 연구팀이 경희대학교 응용화학과 김광표 교수팀과 공동연구를 진행했습니다. 서던 캘리포니아 대학(USC, 미국)의 Vsevolod Katritch 팀과 옥스퍼드 대학(영국)의 Carol V. Robinson 교수는 청각과 관련된 특정 수용체 ​​단백질을 둘러싼 미스터리를 밝혀냈습니다. 그들의 연구 결과는 최근 Nature Structural & Molecular Biology 온라인 판에 게재되었습니다.

 

내이 깊은 곳에는 소리 감지를 담당하는 달팽이관과 균형을 감독하는 전정 기관이 있습니다. 이 영역 내의 세포에는 클래스 C 고아 G 단백질 결합 수용체(*주석1 : GPCR)가 있습니다. GPR156이라고 합니다. 이 수용체가 활성화되면 세포 내부의 G 단백질과 결합하여 신호 전달을 촉진합니다. GPR156은 다른 제품과 달리 외부 자극이 없어도 지속적인 활동을 보여 청각 및 균형 기능을 유지하는 데 중추적인 역할을 합니다. GPR156의 구조적, 기능적 복잡성을 공개하는 것은 선천성 청력 장애가 있는 개인을 위한 중재 고안에 대한 가능성을 가지고 있습니다.

 

연구팀은 저온전자현미경(cryo-EM) 분석을 사용하여 Go-free 및 Go-커플링 상태의 GPR156을 조사하여 전례 없는 해상도를 달성했습니다. 그들의 조사는 활성제 없이도 높은 활동을 유지하는 GPR156의 능력 뒤에 있는 메커니즘을 밝혀냈습니다.

 

그들의 분석은 GPR156 활성화가 세포막의 풍부한 지질과의 상호작용에 달려 있어 세포질에서 G 단백질과 결합할 때 구조적 변화를 촉발한다는 것을 확인했습니다. 특히, 기존 GPCR과 달리 GPR156은 세포막을 통과할 때 일곱 번째 나선의 구조를 변경하는 유연성을 나타내어 G 단백질과의 결합을 촉진하고 신호 활성화를 조정하여 소리를 감지합니다. 이 연구는 GPR156의 구조적 역학 및 활성화 메커니즘을 밝히는 데 중요한 진전을 나타냅니다.

 

 

포스텍 조윤제 교수는 “선천성 청력 및 균형 장애로 인해 많은 사람들이 고통받고 있다. 우리의 연구가 그들의 고통을 완화할 수 있는 획기적인 치료법과 약물 발견의 길을 열어줄 수 있기를 바랍니다.”

본 연구는 한국연구재단의 지원을 받았습니다.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41594-024-01224-7

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* 1. GPCR(G-단백질 결합 수용체)
신체의 중추적인 수용체 단백질 중 GPCR은 세포 외부에 방출된 작용제와 결합하여 활성화되며, G-단백질과 결합하여세포 내부의 신호 전달을 촉진합니다. GPR156은 GPCR 범주에 속합니다.

 

 

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