새로운 발견; 마취제가 작동하는 방식 "수용체의 다양한 부분에 결합, 구조 변화시켜"
- 건강의학 / 편집국 기자 / 2020-09-05 07:36:21
(읽기 3분)
마취제 가바(GABAa)수용체에 작용.
극저온 전자 현미경을 사용해 활성 물질이 수용체에 부착된 위치와 방법 추적.
GABAa 수용체와 그 약리학에 대한 더욱 완전한 3차원 청사진을 얻을 수 있어.
선택적 마취기술 향상에 큰 기대.
마취는 오랫동안 병원에서 흔한 일이었지만 여전히 답 없는 질문이 많이 있다.
마취가 정확히 어떻게 작동하는지는 부분적으로만 밝혀졌다.
연구자들은 사용된 약물이 소위 GABAa 수용체에 작용한다는 사실을 발견한 것은 21세기 초의 일이다. 뇌와 척수에 있는 이러한 도킹 지점들은 움직임의 순서와 수면을 담당한다.
"마취학은 여전히 임상적으로 가장 중요하지만 가장 신비한 약물 등급 중 하나다"고 텍사스 대학의 선임 저자 라이안 힙스(Ryan Hibbs)는 말했다. "우리는 전신 마취가 어떻게 작용하는지에 대한 호기심에서 이 연구에 참여했다. 이제 이 질문에 답하는 데 큰 발걸음을 내디뎠다.”
이온 흐름은 뇌 활동에 영향을 미친다.
GABAa 수용체는 염화물 및 탄산 수소 이온을 투과할 수 있는 막(membrane) 채널인 것으로 알려져 있다. 투과성은 신경 전달 물질 GABA(γ-아미노부티르산)에 의해 증가될 수 있다.
이 증가는 피로 또는 의식 상실을 유발한다. 이 작동 방식을 특별히 사용하는 약물이 많이 있다. 여기에는 예를 들어 Propofol(프로포폴), Phenobarbital(페노바르비탈), Diazepam(디아제팜) 혹은 Valium(바리움)이 포함된다.
이들 약품은 마취 또는 깊은 진정을 가능하게 한다.
그러나 이러한 약물은 메스꺼움이나 구토와 같은 부작용을 일으킬 수 있다.
앞으로 이런 부작용을 줄이기 위해서는 수용체에 대한 다른 약물의 정확한 작용 방식을 이해하는 것이 필요하다.
힙스, 제1저자 김정주와 그녀의 팀이 이 사실을 밝혔다.
연구를 위해 그들은 GABAA 수용체를 프로포폴 및 페노바르비탈과 같은 마취제 혹은 디아제팜과 같은 진정제를 첨가한 용액에 넣었다. 그들은 극저온 전자 현미경을 사용해 이러한 활성 물질이 수용체에 부착된 위치와 방법을 추적 할 수 있었다.
연구를 통해 과학자들은 전신 마취제와 디아제팜이 GABAa 수용체의 여러 지점에 도킹한다는 것을 발견했다.
마취제들 중에도 차이가 있었다.
예를 들어 프로포폴과 다른 장소에 도킹된 페노바르비탈이 그렇다.
선택적 약물 개발 기회
이것이 바로 이점이 있는 곳이다.
"결합 부위에 차이가 있다는 사실은 우리가 GABAa 수용체의 한 부위에만 결합하는 더 구체적인 분자를 만들 수 있기를 기대하게 한다"고 Hibbs는 말했다. "이것은 더 나은 선택적인 마취를 위한 출발점이다."
연구진은 또한 디아제팜만 결합된 한 영역과 디아제팜과 전신 마취제가 모두 반응하는 영역을 찾을 수 있었다. 연구자들은 충분한 복용량이 주어졌을 때 디아제팜(diazepam)이 마취제와 같은 위치에서 결합한다는 사실에 특히 관심을 가졌다.
이것은 고용량의 벤조디아제핀이 환자에게 마취와 같은 효과를 주는 이유를 설명 할 수 있다.
수용체의 형태 변화
“우리는 GABAa 수용체가 특히 환경에 민감하다는 것을 발견했다”고 Kim은 말했다.
"어떤 활성 성분이 결합하는지에 따라 다양한 방식으로 형태를 변경할 수 있다."
구조 분석은 마취제의 사용이 이온이 평소보다 더 쉽게 통과할 수 있도록 하는 GABAA 수용체 버전을 안정화 시켰음을 보여주었다. 반면에 Diazepam은 마취제보다 이온이 쉽게 통과하지 못하도록 하는 중간 수용체 구조를 안정화시킨다. 이것은 불안, 뇌전증, 및 불면증에서 벤조디아제핀 복용량에 대한 미래의 역할을 할 수 있다.
"이것은 단지 기초일 뿐이다"고 Hibbs는 말했다. "이 수용체와 상호 작용하는 다른 종류의 약물을 더 연구함으로써 우리는 GABAa 수용체와 그 약리학에 대한 더욱 완전한 3차원 청사진을 얻을 수 있다.“
(Nature, 2020; doi : 10.1038 / s41586-020-2654-5)
출처 : University of Texas Southwestern Medical Center
마취제 가바(GABAa)수용체에 작용.
극저온 전자 현미경을 사용해 활성 물질이 수용체에 부착된 위치와 방법 추적.
GABAa 수용체와 그 약리학에 대한 더욱 완전한 3차원 청사진을 얻을 수 있어.
선택적 마취기술 향상에 큰 기대.
마취제는 다양한 장소에 도킹하고 수용체를 변경한다.
예상보다 더 선택적 :
과학자들이 마취제가 작동하는 방식에 대해 새로운 통찰력을 갖게 됐다.
그들은 마취제와 벤조디아제핀(Benzodiazepine)이 수용체에 어떻게 부착되어 구조를 변화시키는지 처음으로 면밀히 관찰했다. 이 연구 결과는 이러한 약물이 향후 더 적은 부작용으로 보다 표적화된 방식으로 사용되는 데 도움이 될 수 있다.
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▲ 척추 마취 수행 장면 |
마취는 오랫동안 병원에서 흔한 일이었지만 여전히 답 없는 질문이 많이 있다.
마취가 정확히 어떻게 작동하는지는 부분적으로만 밝혀졌다.
연구자들은 사용된 약물이 소위 GABAa 수용체에 작용한다는 사실을 발견한 것은 21세기 초의 일이다. 뇌와 척수에 있는 이러한 도킹 지점들은 움직임의 순서와 수면을 담당한다.
"마취학은 여전히 임상적으로 가장 중요하지만 가장 신비한 약물 등급 중 하나다"고 텍사스 대학의 선임 저자 라이안 힙스(Ryan Hibbs)는 말했다. "우리는 전신 마취가 어떻게 작용하는지에 대한 호기심에서 이 연구에 참여했다. 이제 이 질문에 답하는 데 큰 발걸음을 내디뎠다.”
이온 흐름은 뇌 활동에 영향을 미친다.
GABAa 수용체는 염화물 및 탄산 수소 이온을 투과할 수 있는 막(membrane) 채널인 것으로 알려져 있다. 투과성은 신경 전달 물질 GABA(γ-아미노부티르산)에 의해 증가될 수 있다.
이 증가는 피로 또는 의식 상실을 유발한다. 이 작동 방식을 특별히 사용하는 약물이 많이 있다. 여기에는 예를 들어 Propofol(프로포폴), Phenobarbital(페노바르비탈), Diazepam(디아제팜) 혹은 Valium(바리움)이 포함된다.
이들 약품은 마취 또는 깊은 진정을 가능하게 한다.
그러나 이러한 약물은 메스꺼움이나 구토와 같은 부작용을 일으킬 수 있다.
앞으로 이런 부작용을 줄이기 위해서는 수용체에 대한 다른 약물의 정확한 작용 방식을 이해하는 것이 필요하다.
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▲ GABAa-수용체 3-D모델 © UT Southwestern Medical Center |
마취제는 수용체의 다양한 부분에
힙스, 제1저자 김정주와 그녀의 팀이 이 사실을 밝혔다.
연구를 위해 그들은 GABAA 수용체를 프로포폴 및 페노바르비탈과 같은 마취제 혹은 디아제팜과 같은 진정제를 첨가한 용액에 넣었다. 그들은 극저온 전자 현미경을 사용해 이러한 활성 물질이 수용체에 부착된 위치와 방법을 추적 할 수 있었다.
연구를 통해 과학자들은 전신 마취제와 디아제팜이 GABAa 수용체의 여러 지점에 도킹한다는 것을 발견했다.
마취제들 중에도 차이가 있었다.
예를 들어 프로포폴과 다른 장소에 도킹된 페노바르비탈이 그렇다.
선택적 약물 개발 기회
이것이 바로 이점이 있는 곳이다.
"결합 부위에 차이가 있다는 사실은 우리가 GABAa 수용체의 한 부위에만 결합하는 더 구체적인 분자를 만들 수 있기를 기대하게 한다"고 Hibbs는 말했다. "이것은 더 나은 선택적인 마취를 위한 출발점이다."
연구진은 또한 디아제팜만 결합된 한 영역과 디아제팜과 전신 마취제가 모두 반응하는 영역을 찾을 수 있었다. 연구자들은 충분한 복용량이 주어졌을 때 디아제팜(diazepam)이 마취제와 같은 위치에서 결합한다는 사실에 특히 관심을 가졌다.
이것은 고용량의 벤조디아제핀이 환자에게 마취와 같은 효과를 주는 이유를 설명 할 수 있다.
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▲ GABAa 수용체에 대한 마취제의 효과는 특히 의식 상실에 대한 중요한 분자 메커니즘에 책임이 있다. https://de.wikipedia.org/wiki/Narkose#/media/Datei:GABAA_receptor_schematic.png |
수용체의 형태 변화
“우리는 GABAa 수용체가 특히 환경에 민감하다는 것을 발견했다”고 Kim은 말했다.
"어떤 활성 성분이 결합하는지에 따라 다양한 방식으로 형태를 변경할 수 있다."
구조 분석은 마취제의 사용이 이온이 평소보다 더 쉽게 통과할 수 있도록 하는 GABAA 수용체 버전을 안정화 시켰음을 보여주었다. 반면에 Diazepam은 마취제보다 이온이 쉽게 통과하지 못하도록 하는 중간 수용체 구조를 안정화시킨다. 이것은 불안, 뇌전증, 및 불면증에서 벤조디아제핀 복용량에 대한 미래의 역할을 할 수 있다.
"이것은 단지 기초일 뿐이다"고 Hibbs는 말했다. "이 수용체와 상호 작용하는 다른 종류의 약물을 더 연구함으로써 우리는 GABAa 수용체와 그 약리학에 대한 더욱 완전한 3차원 청사진을 얻을 수 있다.“
(Nature, 2020; doi : 10.1038 / s41586-020-2654-5)
출처 : University of Texas Southwestern Medical Center
[더사이언스플러스] "No Science, No Future"
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