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우울증 치료 기전 새로운 실마리 아”
지스트-칼텍치료효능  공동 개발
우울증 유발 수용체 선택적으로 억제하는 물질 개발, 국제학술지「JMC」게재
새로운 메커니즘으로 작용… 현재 치료제 효과 없는 환자에게 적용 기대
□ 국내에서 우울증 환자의 비율이 가파르게 늘어나고 있다. 현재 사용되
는 약물인 ‘선택적 세로토닌 재흡수 억제제(SSRIs)’*는 효과를 보는 
데 시간이 오래 걸리고, 심지어 일부 환자에게는 효과가 없어 다른 메
커니즘을 지닌 후보약물의 개발이 필요한 실정이다.
  * 선택적 세로토닌 재흡수 억제제(SSRIs, Selective serotonin reuptake inhibitors) : 
항우울작용이 있는 신경전달물질인 세로토닌의 재흡수를 선택적으로 억제하여 세로토
닌 양을 늘려 작용을 증강시키는 약제로, 우울증, 공황장애, 불안장애 등에 이용된다.
□ 지스트(광주과학기술원, 총장직무대행 박래길) 생명과학부 김용철 교수 
연구팀 미국 칼텍(캘리포니아공과대) 윌리엄 고다드 교수 연구팀과 
함께 새로운 우울증 치료제의 실마리가 될 ‘KOR b-아레스틴 역작용
제’를 개발했다.
  * KOR(Kappa Opioid Receptor) : 카파 오피오이드 수용체. 신경계에서의 진통작용 및 우
울증 등과 연관된 다양한 신호전달과정을 조절하는 오피오이드 수용체 중 하나.
 ∘ 스트레스나 불쾌한 자극에 장기간 노출되면 KOR 시스템이 과도하게 
활성화되어 우울증 등 다양한 정신질환을 유발할 수 있는데, 이 증상
지스트(광주과학기술원) 보도자료
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2023.05.04.(목)
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홍보팀 김소영 행정원 
062-715-2062
자료 문의
생명과학부 정재훈 박사과정생
062-715-2558
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은 KOR이 활성화되면서 연쇄적으로 활성화되는 단백*의 신호전달경
로와 긴밀하게 연관되어 있다. 연구팀은 수용체의 세부적인 하위기전
을 조하여 KOR의 활성도를 감소시키는 약물 개발을 제안했다.
  * p38 MAP인산화효소(p38 mitogen-activated protein kinases) : 스트레스 자극에 
반응하는 미토겐 활성화 단백질 키나제(MAPKs)의 한 종류.
□ 연구팀은 파이라졸로이소퀴놀린 코어 스켈레톤*을 기반으로 최적화된 
화합물의 설계 및 합성으로 강력하고 선택적으로 KOR의 활성도를 
추는 역작용제를 개발하는 데 성공했다.
  * 파이라졸로이소퀴놀린 코어 스켈레톤(Pyrazoloisoquinoline core skeleton) : 합성
의 기준이 되는 구조로 이를 이용하여 다양한 잔기 도된 유도체를 합성한다.
 ∘ 이 역작용제 수 나노(9.33 nM) 수준의 저농도 투여로도 KOR b-
아레스틴의 결합 현저하게 억제함으로써 KOR의 활성도 크게 낮출 
 있 확인됐다.
 ∘ 연구팀은 약물이 결합한 상태에서 수용체 6번 나선 위치에 따라 b-
아레스틴과의 상호작용이 크게 달라는 점에 착안했다. KOR은 원래 
수용체를 활성화시키는 작용제 약물을 사용하면 3번과 6번 나선 
리가 멀어지는데, 연구팀은 이 거리를 더욱 극대화시켜 b-아레스틴과
의 결합을 억제하는 역작용을 유발했다.
 ∘ 특히 연구팀은 분자 동역학 시뮬레이션을 사용해 약물의 작용 메커니
즘을 확인하고 결합모드를 예측해 역작용 메커니즘을 제안할 수 있었다.
□ 지스트 생명과학부 김용철 교수는 “이번 연구를 통해 효과적으로 
KOR의 활성도를 낮추는 역작용제를 개발하는 데 성공했다”며, “
재 사용되는 우울증 치료제를 보완할 신약을 개발하는 데 중요한 역할
을 할 것으로 기대된다.”고 말했다. 
□ 이번 연구는 김 교수와 고다드 교수의 지도를 받아 지스트 정재훈 박
사과정생과 칼텍 양문영 박사후 연구원 등이 공동으로 수행했으며 
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스트-칼텍 공동연구 과제 지스트 연구원 과제의 지원을 받다. 연
구성과는 의약화학 분야의 권위 있는 국제학술지인 「저널 오브 메디
시널 케미스트리(Journal of Medicinal Chemistry)」 4월 13일 온라인
으로 게재됐다.  <끝>  
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용 어 설 명
1.
KOR (Kappa Opioid Receptor)
 ○ 오피오이드 리셉터의 서브 타입
2.
b-아레스틴
 ○ G 단백질 결합 수용체에서 신호 전달을 조절함
3.
p38 mitogen-activated protein kinases (p38 MAPK)
 ○ p38 MAP인산화효소. 세포분화, 세포사멸 및 자가포식과 관련이 있으며, 
사이토카인, 자외선 조사, 열충격 및 이온 강도 변화와 같은 스트레스 자극에 
반응하는 미토겐 활성화 단백질 키나제(MAPKs)의 한 종류임
4.
역작용제
 ○ 작용제(agonist)는 수용체에 작용하여 수용체를 활성화시키는 물질로, 
역작용제(inverse agonist)의 경우 오히려 수용체의 활성을 떨어뜨림
5.
메타 다이나믹스
 ○ 컴퓨터 시뮬레이션 기술 중 하나로, 시스템의 자유 에너지 및 다른 상태 함수를 
추정하는 데 사용되며 계산 물리학, 화학 및 생물학 분야에서 활용됨
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사 진 설 명
▲ (왼쪽부터) 지스트 생명과학부 김용철 교수, 정재훈 박사과정생
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그 림 설 명
[그림1] 활성평가를 통해 KOR b-어레스틴에 대한 역작용제 효과를 확인하고, 
분자동역학 시뮬레이션을 통해 이에 대한 작용기전을 예측함
[그림2] 분자 동역학 시뮬레이션을 통해 역작용제 7q를 Kappa/Delta/Mu Opioid 
Recpetor에 결합시킨 후 반응을 주었을 때 KOR/DOR/MOR 순으로 7q가 깊게 
결합하였고, TM6의 위치 또한 바깥쪽으로 크게 변화하는것을 확인함 (KOR: 
blue, DOR: orange, MOR: green)
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[그림3] 메타 다이나믹스 시뮬레이션을 통해 시간에 따른 ‘Free energy minima’ 
상태에서의  Transmembrane 3-6 사이 거리를 측정함. 1.4 nm for MP1104 
(작용제), 1.6 nm for compound 17 (중립 길항제), 1.8 nm for compound 7q 
(역작용제) 순으로 이 사이의 거리가 증가되는 것으로 예측됨
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논문의 주요 정보
1. 논문명, 저자정보 
  저널명 : Journal of Medicinal Chemistry, 2022년 IF. 8.039
  논문명 : Discovery and Binding Mechanism of Pyrazoloisoquinoline-Based 
Novel β-Arrestin Inverse Agonists of the Kappa-Opioid Receptor 
  저자 정보 : Jae-Hoon Jun (공동 제1저자, 지스트), In Hee Jang (공동 
제1저자, KRIBB), Moon Young Yang (공동 제1저자, Caltech) 
Sunhong Kim, Soo-Kyung Kim, William A. Goddard III (공동 
교신저자, Caltech),  Yong-Chul Kim (공동 교신저자, 지스트)
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김용철 교수[교신저자] 이력사항
1. 인적사항                                          
 ○ 소 속 : 지스트 생명과학부                     
 ○ 전 화 : 062-715-2502
 ○ e-mail : yongchul@gist.ac.kr
2. 학력
 ○ 1995  Ph.D. College of Pharmacy, Seoul National University
 ○ 1989  M.S. College of Pharmacy, Seoul National University
 ○ 1987  B.S. College of Pharmacy, Seoul National University
3. 경력사항
 ○ 2001 - Present : Professor, School of Life Sciences, GIST
 ○ 2001 - 2001 : Research Scientist, ChemBridge Inc.
 ○ 2000 - 2001 : Staff Chemist, Univ. of Alabama at Birmingham
 ○ 1995 2000 : Visiting Fellow, NIH
4. 전문 분야 정보
 ○ 저분자 화합물 개발