POSTECH 연구진, 구조적 상태 따라 세포 기능 선택적 활성화 밝혀
POSTECH(총장 김무환)은 윤나오 POSTECH KIURI 연구단 연구조교수, 조윤제 생명과학과 교수, 류성호 교수, 김준홍 박사 연구팀이 인슐린 수용체의 기능을 선택적으로 조절할 수 있음을 밝혀내, 당뇨병 치료의 새로운 가능성을 제시했다고 8일 밝혔다.
연구팀은 두 종류의 압타머(Aptamer)를 인슐린 수용체에 각각 결합해 구조적 상태를 고정하고, 이를 통해 수용체의 단계적인 구조 변화를 규명했다. 압타머는 안정된 3차구조를 유지하면서 특정 분자에 특이적으로 강하게 결합할 수 있는 핵산이다.
IR-A62 압타머는 선택적 활성제(Biased agonist)로 인슐린 수용체의 인산화와 대사 기능을 선택적으로 활성화한다. 또 이는 인슐린과 함께 혹은 단독으로 인슐린 수용체에 결합해 독특한 화살촉 구조와 기울어진 T-구조를 유도한다. IR-A43 압타머는 인슐린 활성의 증폭제(Enhancer)로, 인슐린과 함께 수용체에 결합해 Γ-구조를 안정적으로 만드는 역할을 한다.
지금까지는 당뇨병 치료를 위해 인슐린을 투여하는 방법이 주로 사용됐지만, 투여량을 조절하는 것이 번거롭다는 문제가 있다. 인슐린은 치료유효량(Therapeutic index)이 매우 좁아서, 고용량이 투여되면 환자는 저혈당에 의한 두통, 오한, 의식저하 등을 겪는다.
연구팀이 인슐린 수용체의 선택적 활성화가 가능함을 밝혀냄으로써, 인슐린 수용체가 대사 기능만을 선택할 수 있는 새로운 물질을 보다 효율적으로 개발하는 것이 가능해졌다. 연구팀은 인슐린의 단점을 극복할 수 있는 새로운 당뇨병 치료제로 개발될 수 있어, 향후 다양한 연구를 통해 지금까지와 다른 전략의 당뇨병 신약개발이 가능할 것으로 전망했다.
한편 이번 연구는 혁신성장 선도 고급연구인재 성장지원(KIURI) 사업, 바이오·의료기술 개발사업, 중견연구의 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션(Nature communications)'에 게재됐다.
[참고자료]
Functional selectivity of insulin receptor revealed by aptamer-trapped receptor structures : https://www.nature.com/articles/s41467-022-34292-8
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