이온 채널은 건강과 질병에 매우 중요하므로 약물 개발의 중요한 목표가 됩니다. 그러나 특정 이온 채널을 선택적으로 표적으로 삼는 것은 여전히 ​​중요한 과제로 남아 있습니다. Weill Cornell Medicine과 호주 RMIT 대학의 연구원들은 이온 채널의 일종인 BK 채널에서 독특한 측면 개구부를 발견했습니다. 이러한 개구부를 통해 약물 분자가 선택적으로 채널로 들어갈 수 있습니다. 최근 Nature Chemical Biology에 발표된 논문은 이 발견을 자세히 설명합니다.

이온채널과 BK채널에 대해 알아보세요

이온 채널은 세포막에 내장된 터널과 같은 구조로, 세포 안팎으로 전하를 띤 분자의 이동을 제어하며 많은 생물학적 과정에 필요합니다. 예를 들어, BK 채널은 칼륨 이온의 흐름을 안내하며, 이러한 채널의 유전적 돌연변이는 여러 기관 시스템의 문제와 관련이 있습니다.

"작은 분자가 이 중요한 이온 채널에 선택적으로 들어갈 수 있는 위치를 발견하는 것은 흥미로운 진전입니다."라고 Weill Cornell Medical College의 마취 생리학 및 생물물리학 교수이자 연구 공동 제1저자인 Crina Nimigean 박사가 말했습니다.

이 연구의 또 다른 공동 수석 저자는 호주 멜버른에 있는 RMIT 대학의 교수인 Toby Allen 박사입니다. 제1저자인 Dr. Fan Chen은 연구 기간 동안 마취과 니미간 연구소의 박사후 연구원이었습니다.

BK 채널 구조 살펴보기

Nimigan 박사와 그녀의 팀은 실험실에서 연구하기 더 쉬운 MthK의 박테리아 버전에 대한 실험을 통해 직접적으로 그리고 BK 채널의 구조와 기능을 탐구해 왔습니다. 최근 그들은 약물로는 적합하지 않지만 실험실 도구로 유용한 일련의 MthK 및 BK 차단 ​​화합물이 MthK 채널 또는 "기공"에 들어가 효과적으로 차단할 수 있음을 관찰했습니다. 심지어 구조적 영상을 통해 기공 입구가 완전히 닫혀 있는 것으로 나타났습니다.

Nimigan 박사는 “이러한 화합물은 닫힌 상태에서는 기공에 직접 들어갈 수 없기 때문에 어떻게 그렇게 되는지 알고 싶었습니다.”라고 말했습니다. "이 수수께끼를 풀기 위해 연구자들은 Allen 박사 연구실에서 구조적 이미징 방법, 정상 및 돌연변이 MthK 실험, 채널 차단 화합물과 MthK 이온 채널 간의 상호 작용에 대한 컴퓨터 모델링을 사용했습니다."

그들은 MthK가 닫힌 상태에 있을 때 MthK 차단 화합물이 이온 전도성 기공으로 들어갈 수 있는 구조의 양쪽에 큰 구멍이 나타난다는 것을 발견했습니다. 이러한 구멍은 세포막 내부에 위치하므로 MthK 차단 화합물은 이러한 구멍에 도달하기 위해 먼저 세포막 안으로 짧은 거리를 이동해야 합니다.

연구원들은 또한 기존 구조 데이터를 통해 MthK 채널과 유사한 BK 채널에 측면 개구부 또는 "울타리"가 있음을 관찰했습니다.

선택적 약물 개발 가능성

과학자들은 BK 채널을 차단하거나 활성화하는 약물이 간질 및 고혈압과 같은 질환을 치료하는 데 도움이 될 수 있다고 믿습니다. 그러나 현재 선택적 BK 채널 조절 약물은 없습니다. 부분적으로는 BK 채널 구조의 변화가 채널 기능과 어떻게 관련되는지에 대해 알려진 바가 거의 없기 때문입니다. 또 다른 문제는 BK 채널에 영향을 미치는 약물이 다른 유형의 이온 채널의 기공과 크게 다르지 않은 칼륨 전도성 채널, 즉 "기공"의 입구를 표적으로 삼는 경우가 많기 때문에 다른 이온 채널과도 상호작용할 수 있다는 것입니다. 이러한 무분별한 상호작용은 신체에 큰 피해를 줄 수 있습니다.

Nimigan 박사는 “이러한 구멍은 BK 유형 채널에 고유하며, 이러한 부위를 표적으로 하는 미래의 약물이 선택적 BK 채널 차단제 또는 활성화제로 기능할 수 있음을 시사합니다.”라고 말했습니다.

그녀와 그녀의 팀은 BK 채널에 대한 후속 실험을 계획하고 있으며 이번 연구 결과를 사용하여 약물로 개발할 수 있는 선택적 BK 채널 조절 화합물을 발견할 수 있기를 희망합니다.

참고 문헌 Chen Fan, Emelie Flood, Nattakan Sukomon, Shubhangi Agarwal, Toby W. Allen 및 Crina M. Nimigean은 2023년 8월 31일 "Nature - Chemical Biology"에 "칼슘 게이트 칼륨 채널 블록 아데비아막 방향 창공"이라는 논문을 발표했습니다.

DOI:10.1038/s41589-023-01406-2

컴파일된 소스: ScitechDaily