수용체

3. 결합 및 활성화

리간드 결합은 화학 평형의 원리에 따라 이루어진다. 리간드(L)와 수용체(R)는 질량작용의 법칙에 따라 결합하고 분리되며, 이는 다음 식으로 나타낼 수 있다.^[52]

:$$

{[\ce{L}] + [\ce{R}] \ce{<=>[{K_d}]} [\text{LR}]}



여기서 K_d는 해리 상수이며, 화학종을 둘러싼 대괄호([ ])는 해당 화학종의 농도를 뜻한다.

리간드가 수용체에 얼마나 잘 결합하는지는 결합 친화도로 측정하며, 이는 해리 상수(K_d)에 반비례한다. K_d 값이 낮을수록 리간드의 결합 친화도가 높다. 2차 전달자 캐스케이드, 근육 수축과 같은 최종적인 생물학적 반응은 충분한 수의 수용체가 활성화된 후에 나타난다.^[52]

친화도는 리간드가 수용체에 결합하려는 경향을, 효능은 결합된 리간드가 수용체를 활성화시키는 정도를 나타낸다.

3. 1. 작용제 및 길항제

• (완전) 작용제: 수용체를 활성화하여 강력한 생물학적 반응을 일으킬 수 있다. 주어진 수용체에 대해 가장 큰 효능을 갖는 천연 내인성 리간드는 정의에 따라 완전 작용제(100% 효능)이다.
• 부분 작용제: 최대 결합을 하더라도 최대 효능으로 수용체를 활성화시키지 않아 완전 작용제에 비해 부분적인 반응을 유발한다(효능 0~100%).
• 길항제: 수용체에 결합하지만 수용체를 활성화시키지 않는다. 이는 수용체 차단을 초래하여 작용제와 역작용제의 결합을 억제한다. 수용체 길항제는 경쟁적(또는 가역적)일 수 있으며 수용체에 대한 작용제와 경쟁할 수도 있고, 수용체와 공유 결합(또는 매우 높은 친화력의 비공유 결합)을 형성하여 이를 완전히 차단하는 비가역적 길항제일 수도 있다. 양성자 펌프 억제제인 오메프라졸은 비가역적 길항제의 예이다. 비가역적 길항작용의 효과는 새로운 수용체의 합성에 의해서만 되돌릴 수 있다.
• 역작용제: 구성적 활성을 저해하여 수용체의 활성을 감소시킨다(음성 효능).
• 알로스테릭 조절인자: 수용체의 작용제 결합 부위에 결합하지 않고 대신 특정 알로스테릭 결합 부위에 결합하여 작용제의 효과를 변형시킨다. 예를 들어, 벤조디아제핀(BZD)은 GABA_A 수용체의 BZD 부위에 결합하여 내인성 GABA의 효과를 강화한다.

3. 2. 구성적 활성

4. 약물-수용체 상호작용 이론

약물-수용체 상호작용을 설명하는 이론에는 점유 이론, 속도 이론, 유도 적합 이론 등이 있다.

4. 1. 점유 이론

• 친화도: 약물이 수용체와 결합하여 약물-수용체 복합체를 생성하는 능력.
• 효능: 약물-수용체 복합체 형성 후 반응을 개시하는 약물의 능력.

4. 2. 속도 이론

• 작용제: 빠른 결합과 빠른 해리를 보이는 약물이다.
• 부분 작용제: 중간 속도의 결합과 중간 속도의 해리를 보이는 약물이다.
• 길항제: 빠른 결합과 느린 해리를 보이는 약물이다.

4. 3. 유도 적합

5. 수용체 조절

세포는 특정 호르몬이나 신경전달물질에 대한 수용체의 수를 늘리거나(상향조절) 감소시켜(하향조절) 다른 분자에 대한 민감도를 변경할 수 있다. 이는 국지적으로 작동하는 피드백 메커니즘이다.

• 작용제의 결합이 수용체를 활성화시키지 않도록 수용체의 입체구조적 변화가 일어난다. 이는 이온 통로 연결 수용체에서 볼 수 있다.
• 수용체 효과인자의 분리는 G 단백질 연결 수용체에서 나타난다.
• 수용체 격리(내재화)^[57] (예: 호르몬 수용체의 경우)

6. 예시 및 리간드

수용체는 그 구조와 기능에 따라 크게 네 가지 유형으로 분류할 수 있다. 각 유형별 주요 특징과 대표적인 리간드는 다음과 같다.^[58]

• 유형 1: 리간드 개폐 이온 통로 (이온성 수용체): 아세틸콜린(니코틴성), γ-아미노뷰티르산(GABA)과 같이 빠른 신경 전달에 관여하는 수용체이다. 이들은 여러 소단위체로 구성되며, 리간드 결합 부위는 소단위체 사이의 경계면에 위치한다.

• 유형 2: G 단백질 연결 수용체 (대사성 수용체): 가장 큰 수용체 군으로, 도파민, 대사성 글루탐산 등 다양한 호르몬과 느린 신경전달물질의 표적이다. 7개의 막관통 α 나선 구조를 가지며, G 단백질을 통해 세포 내 신호 전달에 관여한다.

• 유형 3: 효소 연결 수용체: 세포 외 리간드 결합 부위와 세포 내 효소 기능 부위를 가지며, 하나의 막관통 α 나선으로 연결된다. 인슐린 수용체가 대표적인 예시이다.

• 유형 4: 핵 수용체: 실제로는 세포질에 위치하며, 리간드와 결합 후 핵으로 이동한다. 스테로이드 호르몬 수용체, 갑상샘 호르몬 수용체 등이 이에 해당한다.

6. 1. 이온 통로 연결 수용체

6. 2. G 단백질 연결 수용체

6. 3. 효소 연결 수용체

6. 4. 세포내 수용체

7. 건강 및 질병에서의 역할

수용체의 기능 이상은 다양한 질병과 관련되어 있다. 많은 유전 질환이 수용체 유전자의 유전적 결함과 관련되어 있으며, 내분비 장애의 "가성 저하" 그룹을 발생시키기도 한다. 면역계의 주요 수용체로는 패턴 인식 수용체(PRR), 톨 유사 수용체(TLR), 자연살해세포 활성화 수용체(KAR), 자연살해세포 면역글로불린 유사 수용체(KIR), 보체 수용체, Fc 수용체, B 세포 수용체, T 세포 수용체가 있다.^[59]

7. 1. 유전 질환에서

7. 2. 면역계에서

참조

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