6.8: G-단백질 결합 수용체

G-단백질 결합 수용체(G-protein coupled receptor)는 세포의 변화에 ​​간접적으로 영향을 미치는 리간드 결합 수용체(ligand binding receptor)입니다. 실제 수용체는 세포막을 7번 가로지르는 단일 폴리펩타이드(polypeptide)로 세포 안팎에 고리를 형성합니다. 세포 외 고리는 신경전달물질이나 호르몬과 결합하는 리간드 특정 주머니(ligand specific pocket)를 형성합니다. 세포 내 고리는 G-단백질을 붙듭니다.

G-단백질(즉, 구아닌 뉴클레오타이드 결합 단백질(guanine nucleotide-binding protein))은 큰 이종 삼량 복합체(heterotrimeric complex)입니다. 이 단백질의 3개의 단위체(subunit)는 알파(α), 베타(β), 감마(γ)로 분류됩니다. 수용체가 결합하지 않았거나 쉬고 있으면 알파 단위체는 구아노신이인산(guanosine diphosphate, 줄여서 GDP) 분자에 결합하며, (알파 단위체를 포함한) 세 단위체 모두 수용체에도 결합합니다.

리간드가 수용체에 결합하면 알파 단위체는 GDP를 방출하고 구아노신삼인산(guanosine triphosphate, 줄여서 GTP) 분자에 결합합니다. 이 작용은 α-GTP 복합체와 β-&gamma 복합체를 방출합니다. α-GTP는 고리형 아데노신일인산(cyclic adenosine monophosphate, 줄여서 cAMP) 같은 2차 전달자 경로를 활성화하기 위해 막을 따라 움직일 수 있지만, 동시에 다른 유형의 알파 단위체 중 일부에게 억제하는 힘이 있어 cAMP를 비활성화할 수 있습니다.

β-γ 복합체는 칼륨(K+)을 세포 외 공간으로 방출하는 칼륨 이온 채널(potassium ion channel)과 상호작용하여 세포막의 과분극(hyperpolarization)을 일으킬 수 있습니다. 이 유형의 리간드 개폐 이온 채널(ligand-gated ion channel)은 G-단백질 의존성 내부정류 칼륨 채널(G-protein coupled inwardly rectifying potassium channel), 줄여서 GIRK이라고 합니다.

리간드는 수용체에 영구적으로 결합하지 않습니다. 리간드가 수용체를 벗어나면 G-단백질 단위가 재결합하고 재부착할 수 있게 됩니다. 그러나 G-단백질 단위가 재결합/재부착하려면 인근 효소가 알파 단위체에 결합한 GTP를 다시 GDP로 가수분해(hydrolysis)해야 합니다. 이것이 이루어지면 β-γ 복합체와 GDP-α 복합체가 재조립되고 전체 G-단백질이 수용체 영역에 다시 부착합니다.

일반적인 G-단백질 결합 수용체는 골격근에서 발견되는 무스카린성 아세틸콜린 수용체(muscarinic acetylcholine receptor), 심장의 베타-1 아드레날린 수용체(Beta-1 adrenergic receptor), 평활근 세포에 있는 바소프레신 수용체(vasopressin receptor)입니다. 후각 수용체(olfactory receptor)와 일부 미각 수용체(taste receptor)와 같은 감각계 내 수용체에 결합하는 리간드는 환경에서 온 분자입니다. 예를 들어 자당(sucrose) 분자는 G-단백질 결합 수용체에 결합해 단맛이 인식되게 만듭니다.

G-단백질 결합 수용체의 변형은 우울증 등 기분 장애에 큰 역할을 할 수 있습니다. 세로토닌(serotonin)은 G-단백질 결합 수용체인 5HT1A 수용체(5HT1A receptor)의 리간드입니다. 우울증이 있을 때 리간드와 수용체 사이의 상호작용이 변화한다고 제안된 적이 있습니다. 이때 리간드가 충분히 길게 결합하지 않거나 수용체가 완전히 응답하지 않아 세로토닌작동성 신호전달(serotonergic signaling)이 저하되고 우울증으로 나타납니다.

- [강사] G 단백질 결합 수용체, 또는 GPCR은필수적인 막 단백질의 또 다른 유형입니다막 밖으로 튀어나온 세포 외관 부분은다양한 화합물에 대한 리간드 결합 부위가 포함돼있습니다세포 내 부분은 G 단백질과 결합되는데세 가지의 다른 하위 단위로 구성되는데알파, 베타 및 감마입니다리간드가 결합하면 수용체가 변형되고구아노신이인산, 혹은 GDP가방출될 알파 소단위에 의해 묶이며구아노신3인산으로 대체되는데이는 또한 GTP 분자입니다이 두 개는 베타 및 감마의 서브 유닛에서 분리됩니다이제, 양 쪽의 파편 모음은 자유롭게세포질을 돌아 다니며 상호 작용을다른 이펙터단백질과 이루는데이들은 일련의 세포 내 신호 캐스캐이드를 활성시키며이들은 신호를 지시하고 증폭시키는 역할을 합니다이 과정의 종결은 GTP가 GDP로 가수 분해되고G 단백질 서브 유닛은 재조합으로다시 비활성 형태로 돌아가며 마무리되며GPCR은 새로운 신호를 받을 준비가 됩니다