Capsaicin receptor와 Pain signalling mechanism에 대한 소개

고통은 감각신경의 말단이 화학물질이나 기계적 자극, 혹은 열 자극에 의해 활성화될 때 시작된다. 유해수용기(nociceptor)라 하는 이들 뉴런이 뇌와 척수 속의 고통 중추에 정보를 전달한다. 유해수용기는 고추의 매운 맛 주성분인 capsaicin에 민감하게 반응함이 알려져 있다. 포유류에서 유해수용기 말단이 capsaicin에 노출되면 뉴런이 흥분하여 고통을 지각하게 되며 염증 중개 물질이 국소적으로 방출되게 된다. 장기적으로 노출되면 capsaicin에 무감각하게 되며 또한 다른 유해 자극에도 무감각하게 된다. 이러한 유해수용기의 탈감작(nociceptor desensitization) 현상을 이용하여 capsaicin를 류마티즘 관절염의 통증 치료에 사용하기도 한다.

Expression cloning

capsaicin은 조직 상해 시에 생성되는 내인성 물질과 비슷하게 고통의 지각을 일으키는지도 모른다. capsaicin의 작용과 고통 전달과의 관계를 좀더 명확히 이해하기 위해 capsaicin 수용체를 cloning하기로 하였다. 분리된 cDNA clone은 비신경세포에서 capsaicin 반응성을 나타내는지에 의해 분석하였다.
클로닝 전략으로서는 capsaicin이 in vitro에서 감각 뉴런에 다량의 칼슘 유입 (calcium influx)를 일으킨다는 사실을 이용하였다. 비신경세포도 capsaicin 수용체를 발현하게 되면 신경세포와 마찬가지로 capsaicin에 노출되었을 때 세포내 칼슘의 증가가 일어나리라고 예상하였다. 감각신경절 내에 세포체를 갖는 유해수용뉴런에 capsaicin 반응성이 국한하는 것 같았으므로 배근 신경절 유래의 mRNA로부터 cDNA library를 만들었다. 몇 개의 pool로 나누었고 이를 인간 배자 신장 유래의 HEK293세포에 transfection 시켰다. 세포에 형광성 칼슘 검출 색소인 Fura-2를 가하여 현미경으로 세포내 칼슘양을 검사하였다.
Positive pool은 다시 나눈 뒤 동일 조작을 행하였다.
capsaicin의 vanilloid부분이 유효구조이기 때문에 vanilloid receptor 라고도 한다.

분리해서 얻은 cDNA로부터 합성되는 단백질이 capsaicin receptor라는 증거

발현 세포가 capsaicin 의 반복 노출에 치사한다. cDNA 서열 비교는 초파리 망막 단백질인 TRP와 유사성을 보였다. 이 단백질은 세포 내 칼슘 고갈 시 세포 외 칼슘의 세포 내 유입을 맡고 있는 단백질이다. 감각신경 특이적인 발현 패턴을 보였다. 열에 의해서도 활성화되었다.