G-๋จ๋ฐฑ์ง ๊ฒฐํฉ ์์ฉ์ฒด(G-protein coupled receptor)๋ ์ธํฌ์ ๋ณํ์ โโ๊ฐ์ ์ ์ผ๋ก ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๋ฆฌ๊ฐ๋ ๊ฒฐํฉ ์์ฉ์ฒด(ligand binding receptor)์ ๋๋ค. ์ค์ ์์ฉ์ฒด๋ ์ธํฌ๋ง์ 7๋ฒ ๊ฐ๋ก์ง๋ฅด๋ ๋จ์ผ ํด๋ฆฌํฉํ์ด๋(polypeptide)๋ก ์ธํฌ ์ํ์ ๊ณ ๋ฆฌ๋ฅผ ํ์ฑํฉ๋๋ค. ์ธํฌ ์ธ ๊ณ ๋ฆฌ๋ ์ ๊ฒฝ์ ๋ฌ๋ฌผ์ง์ด๋ ํธ๋ฅด๋ชฌ๊ณผ ๊ฒฐํฉํ๋ ๋ฆฌ๊ฐ๋ ํน์ ์ฃผ๋จธ๋(ligand specific pocket)๋ฅผ ํ์ฑํฉ๋๋ค. ์ธํฌ ๋ด ๊ณ ๋ฆฌ๋ G-๋จ๋ฐฑ์ง์ ๋ถ๋ญ๋๋ค.
G-๋จ๋ฐฑ์ง(์ฆ, ๊ตฌ์๋ ๋ดํด๋ ์คํ์ด๋ ๊ฒฐํฉ ๋จ๋ฐฑ์ง(guanine nucleotide-binding protein))์ ํฐ ์ด์ข ์ผ๋ ๋ณตํฉ์ฒด(heterotrimeric complex)์ ๋๋ค. ์ด ๋จ๋ฐฑ์ง์ 3๊ฐ์ ๋จ์์ฒด(subunit)๋ ์ํ(α), ๋ฒ ํ(β), ๊ฐ๋ง(γ)๋ก ๋ถ๋ฅ๋ฉ๋๋ค. ์์ฉ์ฒด๊ฐ ๊ฒฐํฉํ์ง ์์๊ฑฐ๋ ์ฌ๊ณ ์์ผ๋ฉด ์ํ ๋จ์์ฒด๋ ๊ตฌ์๋ ธ์ ์ด์ธ์ฐ(guanosine diphosphate, ์ค์ฌ์ GDP) ๋ถ์์ ๊ฒฐํฉํ๋ฉฐ, (์ํ ๋จ์์ฒด๋ฅผ ํฌํจํ) ์ธ ๋จ์์ฒด ๋ชจ๋ ์์ฉ์ฒด์๋ ๊ฒฐํฉํฉ๋๋ค.
๋ฆฌ๊ฐ๋๊ฐ ์์ฉ์ฒด์ ๊ฒฐํฉํ๋ฉด ์ํ ๋จ์์ฒด๋ GDP๋ฅผ ๋ฐฉ์ถํ๊ณ ๊ตฌ์๋ ธ์ ์ผ์ธ์ฐ(guanosine triphosphate, ์ค์ฌ์ GTP) ๋ถ์์ ๊ฒฐํฉํฉ๋๋ค. ์ด ์์ฉ์ α-GTP ๋ณตํฉ์ฒด์ β-&gamma ๋ณตํฉ์ฒด๋ฅผ ๋ฐฉ์ถํฉ๋๋ค. α-GTP๋ ๊ณ ๋ฆฌํ ์๋ฐ๋ ธ์ ์ผ์ธ์ฐ(cyclic adenosine monophosphate, ์ค์ฌ์ cAMP) ๊ฐ์ 2์ฐจ ์ ๋ฌ์ ๊ฒฝ๋ก๋ฅผ ํ์ฑํํ๊ธฐ ์ํด ๋ง์ ๋ฐ๋ผ ์์ง์ผ ์ ์์ง๋ง, ๋์์ ๋ค๋ฅธ ์ ํ์ ์ํ ๋จ์์ฒด ์ค ์ผ๋ถ์๊ฒ ์ต์ ํ๋ ํ์ด ์์ด cAMP๋ฅผ ๋นํ์ฑํํ ์ ์์ต๋๋ค.
β-γ ๋ณตํฉ์ฒด๋ ์นผ๋ฅจ(K+)์ ์ธํฌ ์ธ ๊ณต๊ฐ์ผ๋ก ๋ฐฉ์ถํ๋ ์นผ๋ฅจ ์ด์จ ์ฑ๋(potassium ion channel)๊ณผ ์ํธ์์ฉํ์ฌ ์ธํฌ๋ง์ ๊ณผ๋ถ๊ทน(hyperpolarization)์ ์ผ์ผํฌ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด ์ ํ์ ๋ฆฌ๊ฐ๋ ๊ฐํ ์ด์จ ์ฑ๋(ligand-gated ion channel)์ G-๋จ๋ฐฑ์ง ์์กด์ฑ ๋ด๋ถ์ ๋ฅ ์นผ๋ฅจ ์ฑ๋(G-protein coupled inwardly rectifying potassium channel), ์ค์ฌ์ GIRK์ด๋ผ๊ณ ํฉ๋๋ค.
๋ฆฌ๊ฐ๋๋ ์์ฉ์ฒด์ ์๊ตฌ์ ์ผ๋ก ๊ฒฐํฉํ์ง ์์ต๋๋ค. ๋ฆฌ๊ฐ๋๊ฐ ์์ฉ์ฒด๋ฅผ ๋ฒ์ด๋๋ฉด G-๋จ๋ฐฑ์ง ๋จ์๊ฐ ์ฌ๊ฒฐํฉํ๊ณ ์ฌ๋ถ์ฐฉํ ์ ์๊ฒ ๋ฉ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ G-๋จ๋ฐฑ์ง ๋จ์๊ฐ ์ฌ๊ฒฐํฉ/์ฌ๋ถ์ฐฉํ๋ ค๋ฉด ์ธ๊ทผ ํจ์๊ฐ ์ํ ๋จ์์ฒด์ ๊ฒฐํฉํ GTP๋ฅผ ๋ค์ GDP๋ก ๊ฐ์๋ถํด(hydrolysis)ํด์ผ ํฉ๋๋ค. ์ด๊ฒ์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง๋ฉด β-γ ๋ณตํฉ์ฒด์ GDP-α ๋ณตํฉ์ฒด๊ฐ ์ฌ์กฐ๋ฆฝ๋๊ณ ์ ์ฒด G-๋จ๋ฐฑ์ง์ด ์์ฉ์ฒด ์์ญ์ ๋ค์ ๋ถ์ฐฉํฉ๋๋ค.
์ผ๋ฐ์ ์ธ G-๋จ๋ฐฑ์ง ๊ฒฐํฉ ์์ฉ์ฒด๋ ๊ณจ๊ฒฉ๊ทผ์์ ๋ฐ๊ฒฌ๋๋ ๋ฌด์ค์นด๋ฆฐ์ฑ ์์ธํธ์ฝ๋ฆฐ ์์ฉ์ฒด(muscarinic acetylcholine receptor), ์ฌ์ฅ์ ๋ฒ ํ-1 ์๋๋ ๋ ๋ฆฐ ์์ฉ์ฒด(Beta-1 adrenergic receptor), ํํ๊ทผ ์ธํฌ์ ์๋ ๋ฐ์ํ๋ ์ ์์ฉ์ฒด(vasopressin receptor)์ ๋๋ค. ํ๊ฐ ์์ฉ์ฒด(olfactory receptor)์ ์ผ๋ถ ๋ฏธ๊ฐ ์์ฉ์ฒด(taste receptor)์ ๊ฐ์ ๊ฐ๊ฐ๊ณ ๋ด ์์ฉ์ฒด์ ๊ฒฐํฉํ๋ ๋ฆฌ๊ฐ๋๋ ํ๊ฒฝ์์ ์จ ๋ถ์์ ๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด ์๋น(sucrose) ๋ถ์๋ G-๋จ๋ฐฑ์ง ๊ฒฐํฉ ์์ฉ์ฒด์ ๊ฒฐํฉํด ๋จ๋ง์ด ์ธ์๋๊ฒ ๋ง๋ญ๋๋ค.
G-๋จ๋ฐฑ์ง ๊ฒฐํฉ ์์ฉ์ฒด์ ๋ณํ์ ์ฐ์ธ์ฆ ๋ฑ ๊ธฐ๋ถ ์ฅ์ ์ ํฐ ์ญํ ์ ํ ์ ์์ต๋๋ค. ์ธ๋กํ ๋(serotonin)์ G-๋จ๋ฐฑ์ง ๊ฒฐํฉ ์์ฉ์ฒด์ธ 5HT1A ์์ฉ์ฒด(5HT1A receptor)์ ๋ฆฌ๊ฐ๋์ ๋๋ค. ์ฐ์ธ์ฆ์ด ์์ ๋ ๋ฆฌ๊ฐ๋์ ์์ฉ์ฒด ์ฌ์ด์ ์ํธ์์ฉ์ด ๋ณํํ๋ค๊ณ ์ ์๋ ์ ์ด ์์ต๋๋ค. ์ด๋ ๋ฆฌ๊ฐ๋๊ฐ ์ถฉ๋ถํ ๊ธธ๊ฒ ๊ฒฐํฉํ์ง ์๊ฑฐ๋ ์์ฉ์ฒด๊ฐ ์์ ํ ์๋ตํ์ง ์์ ์ธ๋กํ ๋์๋์ฑ ์ ํธ์ ๋ฌ(serotonergic signaling)์ด ์ ํ๋๊ณ ์ฐ์ธ์ฆ์ผ๋ก ๋ํ๋ฉ๋๋ค.
Gurevich, Vsevolod V., and Eugenia V. Gurevich. “Molecular Mechanisms of GPCR Signaling: A Structural Perspective.” International Journal of Molecular Sciences 18, no. 12 (November 24, 2017). [Source]
Katritch, Vsevolod, Vadim Cherezov, and Raymond C. Stevens. “Structure-Function of the G-Protein-Coupled Receptor Superfamily.” Annual Review of Pharmacology and Toxicology 53 (January 6, 2013): 531–56. [Source]
Bar-Shavit, Rachel, Myriam Maoz, Arun Kancharla, Jeetendra Kumar Nag, Daniel Agranovich, Sorina Grisaru-Granovsky, and Beatrice Uziely. “G Protein-Coupled Receptors in Cancer.” International Journal of Molecular Sciences 17, no. 8 (August 12, 2016). [Source]