중국과학원 상해 약물연구소의 연구원인 서화강(徐华强)이 이끄는 다학제 연구팀은 공동으로 냉동전자현미경기술을 이용하여 Rhodopsin과 억제형 G단백질(Gi) 복합물의 구조를 원자 수준의 분해능으로 밝힘으로써 세포신호전달 영역에서 중요한 과학적 성과를 이루었다. 해당 연구 결과는 6월 14일 Nature잡지에 온라인으로 실리게 되었다.

GPCR(G protein–coupled receptor)은 세포막을 걸쳐서 존재하는 세포 신호전달에서 중요한 약물 타겟이 되는 일련의 수용체 단백질들이다. 신호 전달에서 연쇄적으로 아래쪽의 G단백질과 저해 단백질 등 여러 영향 단백질이 함께 세포 외 신호 전달에 영향을 미친다. GPCR영향 단백질 가운데서 억제형 G단백질(Gi)은 세로토닌(serotonin)수용체나 도파민 수용체와 같은 GPCR과 선택적으로 결합하여 정서, 식욕, 동기, 인식, 보상 등의 기능을 발휘하게 된다.

서화강 연구팀은 GPCR과 Gi의 복합체의 구조 연구 영역에서 중요한 돌파구를 만들어내면서,rhodopsin과 Gi단백질의 복합체의 원자 수준의 분해능을 가진 냉동전자현미경 구조를 얻어냈다.이 구조는 처음으로 GPCR과 Gi단백질이 상호작용하는 경계면의 구조에 대한 이래를 더 깊이 하면서, 사람들이 GPCR-Gi 사이에 아래쪽에 일어나는 분자 메커니즘에 대해 이해할 수 있도록 해 줌과 동시에, 효과적이며 저독성의 GPCR 목표 의약을 설계할 수 있는 구조생물학적 기초를 제공해주었다고 평가할 수 있을 것이다.

이 연구는 서화강과 협력 연구자들이 이루어낸 GPCR연구에 있어서 매우 중요한 업적이라고 할 수 있다. 2015년, 그들은 X선 자유전자 레이저 기술을 이용해서 rhodopsin과 수용체 단백질의 복합체 구조를 Nature에 발표하면서 신호 전달에 있어서의 과학적 난제들을 정복하기 시작했다.이 연구는 중국의 두 학술 단체의 회원들로부터 2015년 중국과학기술 분야에서 이룩한 10개의 상위 업적 가운데 하나로 선정되었다. 또한 서화강 연구원은 2016년 국제 단백질 학회에서 수여하는 Hans Neurath상을 수상했다. 2017년 가장 강력한 X선 레이저를 이용하여 다시 한 번 GPCR이 어떻게 억제 단백질을 불러모으지 관여하는 인산화의 비밀을 밝혀냈다. 그 연구 결과는 Cell잡지에 발표되었다. 이러한 연구들은 GPCR이 다른 하류의 영향 단백질과의 상호작용을 매우 깊고 체계적으로 연구한 것이라고 할 수 있다. GPCR신호전달 경로의 분자 메커니즘을 밝힘으로써, 이론적인 중요성과 실제적인 응용 면에서의 가치를 갖게 있다고 평가된다.

이 연구는 상해 약물연구소, 미국 Van Andel 연구소, 미국 국립 Frederick 암 연구소, 미국 시카고대학, 캐나다 토론토대학,미국 국립암 연구소와 함께 진행되었으며, 국제적인 연구 지원뿐 아니라 중국의 국가자연기금 위원회의 프로젝트의 지원으로 이루어졌다.