GPCR(G protein-coupled receptor)
GPCR(G protein-coupled receptor)은 세포 외 물질을 인식하고 세포막을 통해 신호를 전달하는 세포 표면에 위치한 단백질입니다. GPCR은 세포 내부의 신호 전달을 담당하는 구아닌 뉴클레오티드 결합 단백질(G 단백질)을 활성화하여 이를 수행합니다. 신호 전달은 cell growth, 유전자 전사, 번역 후 변형 및 다른 세포와의 소통을 포함한 다양한 세포 반응에서 매우 중요합니다. 이는 신체가 위협을 느낄 때의 심박수 증가, 또는 희미한 빛에 반응한 시력의 변화와 같은 환경적 변화에 적응하도록 신체를 조정합니다.
사람 유전체는 무엇보다도 호르몬, 지질, 아민, 신경 전달 물질 및 빛을 감지하는 최소한 1,000개의 서로 다른 GPCR로 구성됩니다.
GPCR은 3개의 영역으로 구성됩니다. 세포 외부 영역이 리간드를 감지하고 결합합니다. 그런 다음, 7개의 막관통 영역이 구조적으로 변화합니다. 마지막으로, 이러한 변화는 해당 G-단백질의 활성을 촉진하는 C-말단을 활성화합니다.
iPS 세포 유래 심근세포는 고유 심근세포와 유사한 표현형 특성뿐만 아니라 유전자 발현 프로파일을 나타내므로 특히 매력적인 세포 모델입니다.
GPCR(G protein-coupled receptor) 및 이온채널
GPCR은 600~1000개의 구성원이 있는 가장 큰 단백질군으로, 병리학적 조건을 비롯하여 여러가지 정상적인 생물학적 조건과 연관됩니다. 7-막관통(7-TM) 수용체로도 알려져 있으며, 현대 의약품의 약 45%가 이 단백질 부류를 표적으로 합니다. GPCR의 기능은 매우 다양하며, 광자, 저분자, 단백질을 포함한 광범위한 리간드를 인식할 수 있습니다.
이온채널이란 이온이 세포 내외를 통과할 수 있도록 하는 cellular pathway의 구멍입니다. 사람 유전체에는 이온 채널과 관련된 400개 이상의 유전자가 있습니다. 이 중 다수를 현재의 블록버스터 약물들이 표적으로 삼고 있습니다. 이온 채널 활성을 직접 측정하려면 기존 전기생리학 기기를 이용하여 패치 클램프 기법으로 측정할 수 있으나, 처리량이 매우 적습니다. 또한, 세포막 전위, 칼슘 흐름, 칼륨 흐름의 변화에 민감한 형광단을 이용하면 더 높은 처리량으로 이온 채널 활성을 간접적으로 측정할 수도 있습니다.
신약 개발을 위한 GPCR 활성 Monitoring
GPCR 활성의 변화는 세포 신호전달 경로의 이상으로 이어져 염증, 심혈관 질환, 정신 장애, 호르몬 불균형 및 암을 유발합니다. 이것이 바로 GPCR이 신약 개발에서 중요한 이유이며, FDA 승인을 받은 모든 약물의 약 34%가 108 잘 정의된 GPCR을 표적으로 삼고 있습니다.
다양한 assay를 신약 개발에 사용하여 GPCR 활성 및 해당 세포 내 변화를 monitoring할 수 있습니다.
칼슘은 GPCR 활성에 의해 촉진되는 중요한 전달자입니다. 따라서 세포 내 칼슘 신호의 변화는 GPCR의 활성 상태를 나타내는 강력한 지표입니다. 칼슘 흐름 assay는 약물 screening에서 세포 내 칼슘 농도를 monitoring하는 데 사용할 수 있습니다.
또한 칼슘 진동 Monitoring은 후보 약물의 시험관 내 독성을 예측하는 데 중요합니다.
cAMP(Cyclic Adenosine Monophosphate)는 신호전달 경로에 관여하는 또 다른 중요한 전달자입니다. 세포 내 cAMP 농도의 변화는 특정한 GPCR-G 단백질 결합을 나타냅니다. cAMP 분석은 GPCR 하위 유형과 관련된 귀중한 정보를 제공할 수 있습니다.
리간드 결합 시 GPCR 탈민감화에 주로 중점을 둔 transfluor assay를 사용하여 GPCR 활성을 monitoring하는 것도 가능합니다. 이러한 assay는 GPCR 활성/비활성 및 세포막을 통과하는 움직임을 Monitoring하기 위해 약물 Screening에 도입될 수 있습니다.
GPCR에 대한 초기 선도물질을 식별하기 위한 솔루션
당사는 assay 키트, 세포 screening 및 Imaging 시스템, Microplate Reader를 포함하여 GPCR과 이온채널 기능에 대한 연구를 지원하는 다양한 assay 및 분석기기 솔루션을 제공합니다.
여기서는 FLIPR High-Throughput Cellular Screening 시스템, Screenworks Peak Pro 2 소프트웨어 모듈을 다양한 FLIPR assay 키트와 함께 사용하여 독성학 및 선도물질 약물 식별을 위한 High-Throughput 동역학 screening 솔루션을 제공하는 응용 분야에 중점을 둡니다.