초록 ▼

본 연구과제는 고아 GPCR에 대한 고속 리간드 스크리닝 시스템을 구축하 고, 케미칼 라이브러리, 합성펩타이드 라이브러리 및 phage display를 이용한 라이브러리 탐색방법을 모색하였다. 이를 이용하여 고아 GPCR의 신규 리간드를 발굴하였다. 고아 GPCR인 GPR92에는 FPP, NAG, LPA, NAA, NAS, NAGABA, 2-AG, NPSPA 등을 포함하는 다양한 리피드계열 리간드가 결합함 밝히고 이중에서 FPP가 가장 높은 활성을 보임을 규명하였다. 또한 고아 GPCR인 P2RY5에는 NAD가 결합하였다. RF-a

본 연구과제는 고아 GPCR에 대한 고속 리간드 스크리닝 시스템을 구축하 고, 케미칼 라이브러리, 합성펩타이드 라이브러리 및 phage display를 이용한 라이브러리 탐색방법을 모색하였다. 이를 이용하여 고아 GPCR의 신규 리간드를 발굴하였다. 고아 GPCR인 GPR92에는 FPP, NAG, LPA, NAA, NAS, NAGABA, 2-AG, NPSPA 등을 포함하는 다양한 리피드계열 리간드가 결합함 밝히고 이중에서 FPP가 가장 높은 활성을 보임을 규명하였다. 또한 고아 GPCR인 P2RY5에는 NAD가 결합하였다. RF-amide random 펩타이드 라이브러리를 이용한 리간드 탐색연구 수행으로 활성 수용체를 확인. GPR39, GPR48, GPR85가 신규 펩타이드 리간드의 표적분자가 될 가능성을 확인하였다. GPR92는 감각신경계의 dorsal root ganglia (DRG) 신경세포에서 발현되었으며 특히 통증을 인식하는 DRG 신경세포에 집중적으로 발현되었다. FPP 및 NAG는 GPR92를 매개하여 DRG 신경세포에서 $Ca^{2+}$의 농도를 증가시켰다. 분자 모델링을 통하여 FPP 및 NAG가 GPR92의 어떤 부위과 결합하는지를 동정하고, GPR92의 리간드 결합 아미노산 치환을 한 돌연변이 수용체를 제작하여 결합부위를 확인하였다. GPR92의 리간드인 FPP 및 NAG가 생체내 분해효소에 의해 다른 물질로 전환되는 약점을 보완하기 위해 분해효소에 저항성을 가지는 FPP 유도체를 합성하고 이들의 작용제/작용억제제로서의 가능성을 밝혔다. 이상과 같은 연구결과를 통해 GPR92 및 이들의 작용제/작용억제제가 새로운 통증치료 물질로 개발될 수 있는 가능성이 제시되었다. 또한 GPR54의 리간드인 Kisspeptin의 거울상 이성체(D-amino acid)를 합성하여 펩타이드의 생체분해 성 저하와 기능유지의 의약후보물질에 대한 개량연구를 수행하였다.

Abstract ▼

The superfamily of G protein-coupled receptors (GPCRS) is the largest and most diverse group of membrane-spanning proteins. It plays a variety of roles in pathophysiological processes by transmitting extracellular signals to cells viaheterotrimeric G proteins. Completion of the human genome project

The superfamily of G protein-coupled receptors (GPCRS) is the largest and most diverse group of membrane-spanning proteins. It plays a variety of roles in pathophysiological processes by transmitting extracellular signals to cells viaheterotrimeric G proteins. Completion of the human genome project revealedthe presence of ~ 168 genes encoding established transmitter GPCRs, as well as 207 genes predicted to encode novel GPCRs for which the natural ligands remained to be identified, the so-called 'orphan' GPCRS. Eighty-seven of these orphans have now been paired to novel or previously known molecules, and 120 remain to be deorphaned. Since known GPCRs have often been successfully used as therapeutic targets, orphan GPCRs may serve as a rich source of potential targets for drug discovery. Recently, we screened a series of small compounds acting at the orphan G protein-coupled receptor GPR92 usinga signaling pathway-specific reporter assay system. Lipid-derivedmolecules including farnesyl pyrophosphate (FPP), and N-arachidonylglycine (NAG) and lysophosphatic acid (LPA) were found to activate GPR92. Computer-simulated modeling, combined with site-directed mutagenesis of GPR92, indicates that $Thr^{97}$, $Gly^{98}$, $Phe^{101}$ and $Arg^{267}$ of GPR92 are responsible for the interaction of GPR92 with FPP and NAG. RT-PCR analysis revealed that GPR92 mRNA is highly expressed in the dorsal root ganglia (DRG) but faintly in other brain regions, Peripheral tissues including, spleen, stomach, small intestine, and kidney also express GPR92 mRNA. Immunohistochemical analysis revealed that GPR92 is largely co-localized with TRPV1, anonspecific cation channel that responds to noxious heat, in mouse and human DRGs. FPP and NAG increase intracellular $Ca^{2+}$ levels in cultured DRG neurons. These results suggest that FPP and NAG play a role in the sensory nervous system through activation of GPR92, As FPP and NAG can be easily metabolized by various enzymes, we attempted to develop FPP/NAG analogs that are resistant to these metabolic enzymes. These analogs can be potentially used as analgesic drugs.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 요약서...3
• 요약문...5
• SUMMARY...8
• CONTENTS...10
• 목차...11
• 제1장 연구개발과제의 개요...12
• 제1절. 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성...12
• 제2절. 연구목표...17
• 제2장 국내외 기술개발 현황...18
• 제1절 국외 연구기관의 연구개발 실적...18
• 제2절 국내 연구규모 및 연구개발 실적...19
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...20
• 제1절 고아 GPCR 리간드 스크리닝 시스템 구축...20
• 제2절 RF-amide random 펩타이드 라이브러리를 이용한 리간드 탐색...21
• 제3절 Phage display 펩타이드 라이브러리를 이용한 리간드 탐색...22
• 제4절 고아 GPR92의 작용 리간드 발굴...24
• 제5절 GPR92의 신호전달 체계...26
• 제6절 GPR92의 리간드 결합부위 동정...27
• 제7절 GPR92 발현 조직...28
• 제8절 GPR92 작용제 및 작용억제제 개발...30
• 제9절 GPR54의 리간드인 Kisspeptin과 지질막사이의 상호작용...33
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...35
• 제1절 추진실적 및 목표달성도...35
• 2절. 주요성과 및 관련분야 기여도...36
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...38
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...39
• 제1절. GPCR 표적 약물개발의 중요성...39
• 제2절. GPCR 연구발전의 결정적인 요인들...40
• 제3절. 약물개발로서 GPCR 연구의 강?약점...41
• 제4절. GPCR연구의 산업화 동향...42
• 제7장 참고문헌...47