하이드록시카복실산 수용체 3

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1. 개요
2. GPR109A의 발견 및 특성
- 2.1. 분자적 특징
- 2.2. 발현 조직 및 세포
3. GPR109A의 기능 및 작용 기전
4. GPR109A 관련 질환 및 임상적 의의
5. 한국에서의 GPR109A 연구 동향
참조

1. 개요

하이드록시카복실산 수용체 3(HCAR3)은 사람의 12번 염색체에 위치하며, G 단백질 연결 수용체로 니코틴산(니아신)에 대한 고친화성 수용체이다. 주로 지방 세포, 면역 세포, 표피 각질세포 등에서 발현되며, 지질 대사 조절, 항염증 작용을 한다. HCAR3는 니코틴산과 결합하여 G 단백질을 활성화시키고, 지방 분해 억제, 콜레스테롤 수치 개선, 염증성 사이토카인 생성 억제 등의 효과를 나타낸다. GPR109A 작용제는 이상지질혈증, 죽상경화증, 염증성 질환 치료에 활용될 수 있으며, 신경퇴행성 질환, 비만, 당뇨병 등 다른 질환과의 연관성 연구도 진행 중이다. 한국에서도 GPR109A 관련 연구가 활발히 진행되어 신약 개발 및 임상 시험 분야에서 성과를 보이고 있다.

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하이드록시카복실산 수용체 3
명칭
다른 이름	하이드록시카복실산 수용체 3 G단백질 결합 수용체 109B 니아신 수용체 2
영어 이름	Hydroxycarboxylic acid receptor 3 G protein-coupled receptor 109B Niacin receptor 2
식별
Entrez Gene	GPR109B https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=gene&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=8843
HGNC	GPR109B https://www.genenames.org/data/gene-symbol-report/#!/hgnc_id/HGNC:17279
특징
기능	G_i/o-커플드
리간드	젖산균 대사물

2. GPR109A의 발견 및 특성

wikitext

하이드록시카복실산 수용체 3(hydroxycarboxylic acid receptor 3^영어, HCAR3) 유전자는 사람의 12번 염색체의 장완(12q24.31)에 위치한다. HCAR3 유전자는 다른 원숭이, 개, 소, 쥐, 생쥐, 닭, 제브라피쉬, 그리고 과일 파리 등과 같은 다른 유기체에서도 발견된다.

1993년에 LD78 수용체와 백혈구 화학 주성 펩타이드 수용체로 추정되는 cDNA의 분자 복제가 보고되었다. 1997년에는 GPR31의 분리 및 염색체 위치가 보고되었는데, 이는 G 단백질 연결 수용체로 추정되는 유전자였다. 2002년에는 12q24.3에 연결된 원위 유전성 운동 신경병증 II형(distal HMN II)에 대한 12개의 후보 유전자에 대한 돌연변이 분석이 수행되었다.

2003년에는 니코틴산에 대한 고친화성 및 저친화성 수용체의 분자적 식별이 이루어졌다. 같은 해, PUMA-G와 HM74가 니코틴산 수용체이며, 이들의 항지방분해 효과를 매개한다는 연구 결과가 발표되었다. 또한, 니코틴산 수용체의 분자적 식별에 대한 또 다른 연구도 보고되었다. 2007년에는 표피 장벽 기능에 관여하는 인간 유전자의 대규모 식별이 이루어졌다.

2. 1. 분자적 특징

하이드록시카복실산 수용체 3(hydroxycarboxylic acid receptor 3^영어, HCAR3) 유전자는 사람의 12번 염색체의 장완(12q24.31)에 위치한다. HCAR3 유전자는 다른 원숭이, 개, 소, 쥐, 생쥐, 닭, 제브라피쉬, 그리고 과일 파리등과 같은 다른 유기체에서도 발견된다.

1993년에 LD78 수용체와 백혈구 화학 주성 펩타이드 수용체로 추정되는 cDNA의 분자 복제가 보고되었다. 1997년에는 GPR31의 분리 및 염색체 위치가 보고되었는데, 이는 G 단백질 연결 수용체로 추정되는 유전자였다. 2002년에는 12q24.3에 연결된 원위 유전성 운동 신경병증 II형(distal HMN II)에 대한 12개의 후보 유전자에 대한 돌연변이 분석이 수행되었다.

2003년에는 니코틴산에 대한 고친화성 및 저친화성 수용체의 분자적 식별이 이루어졌다. 같은 해, PUMA-G와 HM74가 니코틴산 수용체이며, 이들의 항지방분해 효과를 매개한다는 연구 결과가 발표되었다. 또한, 니코틴산 수용체의 분자적 식별에 대한 또 다른 연구도 보고되었다. 2007년에는 표피 장벽 기능에 관여하는 인간 유전자의 대규모 식별이 이루어졌다.

2. 2. 발현 조직 및 세포

하이드록시카복실산 수용체 3(HCA₃)는 사람에게서 ''HCAR3'' 유전자에 의해 암호화되는 G 단백질 연결 수용체이다. 이 수용체는 GPR109A(HM74A 또는 PUMA-G)로도 알려져 있으며, 니코틴산(니아신)에 대한 고친화성 수용체이다.

GPR109A는 주로 지방 세포, 비장, 랑게르한스 세포와 같은 면역 세포에서 발현된다. GPR109A는 또한 표피 각질세포에서도 발현이 확인되었다.

3. GPR109A의 기능 및 작용 기전

하이드록시카복실산 수용체 3 (영어: hydroxycarboxylic acid receptor 3, HCA3^영어)은 주로 지방 세포와 면역 세포에 존재하는 G 단백질 연결 수용체 (영어: G protein-coupled receptor, GPCR)이다. HCA3는 다양한 생리적 기능을 조절하며, 특히 지질 대사와 염증 반응에 중요한 역할을 한다.

=== 니코틴산과의 상호작용 ===

하이드록시카복실산 수용체 3(HCA3)은 니코틴산(니아신)과 결합하여 세포 내 신호를 전달한다. 2003년에 발표된 여러 연구에서 니코틴산의 고친화도 및 저친화도 수용체가 분자적으로 확인되었다. 이 연구들을 통해 HCA3 (당시 PUMA-G 또는 HM74)가 니코틴산의 항지방분해 효과를 매개하는 수용체임이 밝혀졌다.

니코틴산은 HCA3에 결합하여 G_i/o 단백질을 활성화시킨다. G_i/o 단백질 활성화는 아데닐산 고리화효소를 억제하여 세포 내 cAMP 농도를 감소시킨다. 또한, 니코틴산-HCA3 결합은 베타-아레스틴 경로를 활성화시켜 세포 내 다양한 신호 전달에 관여한다.

=== 지질 대사 조절 ===

GPR109A(하이드록시카복실산 수용체 3)의 활성화는 지방 조직에서 지방 분해를 억제한다. 이는 혈중 중성지방 수치를 낮추는 효과를 가져온다. 또한, GPR109A는 저밀도 콜레스테롤(LDL) 수치를 낮추고, 고밀도 콜레스테롤(HDL) 수치를 높이는 데 기여한다.

=== 항염증 작용 ===

GPR109A는 단핵구, 대식세포, 수지상세포와 같은 면역 세포에서 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-6 등) 생성을 억제하고, 항염증성 사이토카인(IL-10) 분비를 촉진한다.

3. 1. 니코틴산과의 상호작용

하이드록시카복실산 수용체 3(HCA3)은 니코틴산(니아신)과 결합하여 세포 내 신호를 전달하는 G 단백질 연결 수용체(GPCR)이다. 2003년에 발표된 여러 연구에서 니코틴산의 고친화도 및 저친화도 수용체가 분자적으로 확인되었다. 이 연구들을 통해 HCA3 (당시 PUMA-G 또는 HM74)가 니코틴산의 항지방분해 효과를 매개하는 수용체임이 밝혀졌다.

니코틴산은 HCA3에 결합하여 G_i/o 단백질을 활성화시킨다. G_i/o 단백질 활성화는 아데닐산 고리화효소를 억제하여 세포 내 cAMP 농도를 감소시킨다. 또한, 니코틴산-HCA3 결합은 베타-아레스틴 경로를 활성화시켜 세포 내 다양한 신호 전달에 관여한다.

3. 2. 지질 대사 조절

GPR109A(하이드록시카복실산 수용체 3)의 활성화는 지방 조직에서 지방 분해를 억제한다. 이는 혈중 중성지방 수치를 낮추는 효과를 가져온다. 또한, GPR109A는 저밀도 콜레스테롤(LDL) 수치를 낮추고, 고밀도 콜레스테롤(HDL) 수치를 높이는 데 기여한다.

3. 3. 항염증 작용

GPR109A는 단핵구, 대식세포, 수지상세포와 같은 면역 세포에서 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-6 등) 생성을 억제하고, 항염증성 사이토카인(IL-10) 분비를 촉진한다.

4. GPR109A 관련 질환 및 임상적 의의

GPR109A 작용제는 이상지질혈증 및 죽상경화증 환자의 혈중 지질 수치를 개선하고 심혈관 질환 위험을 감소시키는 효과를 보인다. 이러한 작용제에는 니코틴산(니아신)과 아시피목스 등이 있다. 니코틴산은 HDL 콜레스테롤 수치를 높이고, LDL 콜레스테롤과 중성지방 수치를 낮추는 효과가 있다. 아시피목스는 니코틴산과 유사한 작용을 하지만, 부작용이 적은 것으로 알려져 있다. GPR109A는 지방세포에서 지방 분해를 억제하고, 간에서 VLDL 생성을 줄여 혈중 지질 수치를 개선한다. 또한, GPR109A는 혈관 내피세포의 기능을 개선하고, 염증 반응을 억제하여 죽상경화증 진행을 늦추는 데 기여할 수 있다.

GPR109A 작용제는 크론병, 궤양성 대장염과 같은 염증성 장 질환 및 류마티스 관절염 등 만성 염증성 질환에서 염증을 완화하고 증상을 개선할 수 있다고 보고되었다.

GPR109A는 신경퇴행성 질환 (알츠하이머병, 파킨슨병)과 관련이 있을 가능성이 제기되고 있다. 또한 비만, 당뇨병과 같은 다른 질환과의 연관성에 대한 연구도 진행되고 있다.

4. 1. 이상지질혈증 및 죽상경화증

GPR109A 작용제는 이상지질혈증 및 죽상경화증 환자의 혈중 지질 수치를 개선하고 심혈관 질환 위험을 감소시키는 효과를 보인다. 이러한 작용제에는 니코틴산(니아신)과 아시피목스 등이 있다. 니코틴산은 HDL 콜레스테롤 수치를 높이고, LDL 콜레스테롤과 중성지방 수치를 낮추는 효과가 있다. 아시피목스는 니코틴산과 유사한 작용을 하지만, 부작용이 적은 것으로 알려져 있다. GPR109A는 지방세포에서 지방 분해를 억제하고, 간에서 VLDL 생성을 줄여 혈중 지질 수치를 개선한다. 또한, GPR109A는 혈관 내피세포의 기능을 개선하고, 염증 반응을 억제하여 죽상경화증 진행을 늦추는 데 기여할 수 있다.

4. 2. 염증성 질환

GPR109A 작용제는 크론병, 궤양성 대장염과 같은 염증성 장 질환 및 류마티스 관절염 등 만성 염증성 질환에서 염증을 완화하고 증상을 개선할 수 있다고 보고되었다.

4. 3. 기타 질환

GPR109A는 신경퇴행성 질환 (알츠하이머병, 파킨슨병)과 관련이 있을 가능성이 제기되고 있다. 또한 비만, 당뇨병과 같은 다른 질환과의 연관성에 대한 연구도 진행되고 있다.

5. 한국에서의 GPR109A 연구 동향

한국에서 GPR109A(G 단백질 연결 수용체 109A/G protein-coupled receptor 109A^영어) 연구는 활발하게 진행되고 있으며, 신약 개발 및 임상 시험 분야에서 주목할 만한 성과를 보이고 있다. GPR109A를 표적으로 하는 연구는 다양한 질환 치료제 개발 가능성을 제시하며, 한국 연구진의 논문 및 특허 출원도 활발히 이루어지고 있다.

참조

_[1] 웹사이트 Entrez Gene: GPR109B G protein-coupled receptor 109B https://www.ncbi.nlm[...]
_[2] 논문 Molecular cloning of cDNAs encoding a LD78 receptor and putative leukocyte chemotactic peptide receptors 1993-10
_[3] 논문 International Union of Basic and Clinical Pharmacology. LXXXII: Nomenclature and Classification of Hydroxy-carboxylic Acid Receptors (GPR81, GPR109A, and GPR109B) 2011-06
_[4] 웹사이트 Hydroxycarboxylic acid receptors http://www.guidetoph[...] International Union of Basic and Clinical Pharmacology 2018-07-13
_[5] 논문 DCyFIR: a high-throughput CRISPR platform for multiplexed G protein-coupled receptor profiling and ligand discovery 2020-06
_[6] 논문 Metabolites of lactic acid bacteria present in fermented foods are highly potent agonists of human hydroxycarboxylic acid receptor 3 2019-05
_[7] 웹인용 Entrez Gene: GPR109B G protein-coupled receptor 109B https://www.ncbi.nlm[...]
_[8] 저널 Molecular cloning of cDNAs encoding a LD78 receptor and putative leukocyte chemotactic peptide receptors 1993-10
_[9] 저널 International Union of Basic and Clinical Pharmacology. LXXXII: Nomenclature and Classification of Hydroxy-carboxylic Acid Receptors (GPR81, GPR109A, and GPR109B) 2011-06
_[10] 저널 International Union of Basic and Clinical Pharmacology. LXXXII: Nomenclature and Classification of Hydroxy-carboxylic Acid Receptors (GPR81, GPR109A, and GPR109B) 2011-06
_[11] 웹인용 Hydroxycarboxylic acid receptors http://www.guidetoph[...] International Union of Basic and Clinical Pharmacology 2018-07-13
_[12] 저널 DCyFIR: a high-throughput CRISPR platform for multiplexed G protein-coupled receptor profiling and ligand discovery. 2020-06-09
_[13] 저널 Metabolites of lactic acid bacteria present in fermented foods are highly potent agonists of human hydroxycarboxylic acid receptor 3. 2019-05

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