현대 약리학의 과제 중 하나는 특이성이다. 약물이 치료 효과를 나타냄에도 불구하고 종종 부작용이 나타나는 이유는 이들 약물의 타깃 단백질 수용체와 관련이 있다. 많은 약물 타깃 수용체들은 보통 하나 이상의 생화학적인 경로와 관련이 있으므로, 개발된 약물도 특정한 수용체에만 국한해서 결합한다고 볼 수 없기 때문이다.

한 가지 해결 방법으로는, 세포 내의 어느 곳에서도 발견되지 않는 리간드에만 활성이 되는 인공 타깃 수용체를 개발하는 것이다. 이들 인공 수용체-리간드 결합쌍이 세포 내에 설치되면, 세포의 다른 기능은 방해하지 않으면서, 하나의 생화학적 신호전달 과정은 활성화 시킬 수 있기 때문이다. 특히 세포 막에 존재하는 세포 수용체는 다양한 생의학 및 약리학적인 잠재력을 가지고 있는데, 이들 수용체는 다양한 세포 내 단백질과 상호작용을 할 수 있지만, 이에 대한 정보들이 현재까지는 잘 알려져 있지 않았다. 이 때문에 새로운 신호전달 기능을 가진 합성 수용체 다지인이 어렵다고 입증되었다.

미국 과학자들이 수용체-리간드 결합쌍을 정확하게 모델링하고, 디자인할 수 있는 계산 방법을 개발했다고 보고했다. 이를 위해 연구팀은 막-단백질 상동 모델링, 리간드 및 단백질 도킹 같은 여러 계산 방법을 이용했다고 밝혔다. 이번 연구에서는 D2 도파민 수용체에 적용해 연구한 결과를 보고한 것으로, 관련 연구는 PNAS에 게재되었다 (DOI: 10.1073/pnas.1718489115).

D2 도파민 수용체는 감각, 행동, 움직임과 같은 중추 신경계의 다양한 기능에 크게 관여한다. 또한 이 수용체는 파킨스 질환이나 알츠하이머 질환에도 연결되어 있다. 따라서 합성 도파민 수용체로 신호전달 과정을 미세조절함으로 생화학적인 신호전달 과정들과 신경 퇴행성 질환에 대한 유전자 치료법을 개발할 수 있는 강력한 수단이 될 수 있다고 연구진은 주장했다. 또한 합성 수용체와 리간드의 고효율 결합으로 다른 자연적인 활동을 방해하지 않으면서, 세포 내에서 의도된 기능을 발휘할 수 있음을 보여 줄 수 있다고 연구진은 말했다. 또한 합성 수용체는 아미노산 서열에 따라 뚜렷한 모티프를 나타냈다고 연구진은 주장했다.

연구진은 이번 연구가 세포 엔지니어링 응용 프로그램에서 세포 기능을 재기능하는데 사용될 수 있다고 말한다. 예를 들어, 종양의 미세 환경에서 증식 및 활성화 세포 기능으로 면역 억제 신호를 유도하는 합성 바이오 센서를 설계할 수 있게 될 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.