6.14: 효소 결합 수용체

효소 결합 수용체(enzyme-linked receptor)는 수용체와 효소의 역할을 하는 단백질로, 여러 세포 내 신호를 활성화합니다. 효소 결합 수용체는 수용체타이로신인산화효소(receptor tyrosine kinase, 줄여서 RTK) 계열을 포함한 수용체의 큰 분류입니다. 많은 성장 인자(growth factor)와 호르몬이 RTK에 결합하고 RTK를 활성화합니다.

RTK는 신경성장인자(nerve growth factor, 줄여서 NGF), 뇌유래신경성장인자(brain-derived neurotrophic factor, 줄여서 BDNF), NT-3, NT-4/5, NT-6, NT-7과 결합하기 때문에 뉴로트로핀(neurotrophin, 줄여서 NT) 수용체라고도 불립니다. 성장 인자는 일반적으로 트로포미오신 연관 인산화효소 (tropomyosin-related kinase, 줄여서 Trk) 수용체의 RTK 아과(subfamily), 즉 Trk A, Trk B, Trk C와 결합합니다. Trk A는 NGF, NT-6, NT-7에 따라 다릅니다. Trk B는 BDNF와 NT-4/5를 결합하는 반면, Trk C는 NT-3에 한정해 작용합니다. NT-3은 또한 Trk A와 TrkB에 대한 낮은 친화도(affinity)로 결합할 수 있습니다.

Trk 수용체는 단일 막관통 도메인(transmembrane domain), 세포 외부의 성장 인자 결합 자리(growth factor binding site), 세포 내부 효소 활성화 자리(enzyme activation site)를 가지고 있습니다. Trk 수용체는 단위체(monomer; 단량체)이거나 두 Trk 수용체가 서로 결합해 이합체화(dimerization)할 수 있습니다. 수용체를 활성화하기 위해, 단일 성장 인자 분자는 두 개의 단위체 수용체를 결합해 이합체화하거나, 미리 이합체화한 수용체의 결합 자리에 결합합니다.

일단 수용체가 결합하면, 타이로신(tyrosine; 티로신)은 아데노신삼인산(ATP)으로부터 인산을 뽑아 서로에게 공여하는 자가인산화(autophosphorylation)라고 불리는 과정을 수행합니다. 수용체의 세포 내 영역을 따라 도킹 자리(docking site)를 엽니다. 각 도킹 자리는 신호전달 단백질(signaling protein)에 따라 다릅니다. 이 현상은 수용체가 조절하는 하류(downstream) 효과의 다양성을 증가시킵니다.

NGF와 TrkA의 상호작용은 알츠하이머병(Alzheimer’s disease)의 진행에서 맡는 역할로 주목을 받았습니다. 알츠하이머병이 진행되면 뉴런에서 아밀로이드 플라크(amyloid plaque)가 발달합니다. 아밀로이드-베타(amyloid-beta)는 아밀로이드 전구단백질(amyloid precursor protein, 줄여서 APP)의 세포독성(cytotoxic) 조각입니다. 현재 NGF를 TrkA 수용체에 결합하면 APP를 TrkA 수용체에 결합하게 만들어 아밀로이드-베타의 생성을 감소시킨다는 가설이 있습니다. 이 현상은 beta-secretase 1 (BACE1)가 APP를 아밀로이드-베타로 분할시키는 기능을 제거하고, 따라서 Trk A 수용체는 BACE1 효소가 드문 골지체(Golgi body; Golgi apparatus)까지 APP를 이송할 수 있습니다. 알츠하이머 환자의 뇌에서 Trk A/APP 복합체는 기억과 학습을 담당하는 해마에서 하향조절(downregulate)됩니다.

- [강사] 일부 수용체는 효소로 작용할 수 있는데화학 반응을 촉진시키는 분자입니다수용체 티로신 키나제 또는 RTK가 한 예입니다신호 분자인 리간드가결속된 두 개의 RTK를 감싸고, 이량화 또는 집계할 때이 과정은 수용체의 티로신 영역을 활성화시키며그후 인산염 그룹의 전송이ATP에서 이량체의 반대쪽 티로신으로인산화라는 과정으로 진행됩니다모든 티로신에 인산염이 부착되면이량체가 완전히 활성화됩니다이제, 여러 종류의 릴레이 단백질의 부착이특정 포스포 관련 티로신에 가능해지며모양의 형태 변화 단계 후에고유의 신호 전달 경로가 개시되는데이는 세포 반응을 유도합니다