티로신키나제 억제제(Tyrosine Kinase inhibitor, TKI)의 분류에서 충분히 헷갈릴 여지가 있는 게 티로신키나제 수용체(Receptor tyrosine kinase, RTK)에 따른 분류다. TKI는 RTK 억제제와 NRTK 억제제로 나뉠 수 있다.
티로신키나제(타이로신키나제)는 세포 활성의 신호전달체계 운영과 조절에서 핵심적인 역할을 하는 체내 효소 중 하나다. 이 중 단백질키나제(protein kinase)는 약 2000개가 알려져 있고 이 중 사람의 경우 518가지를 갖고 있다. 단백질키나제는 세포의 대사, 손상에 대한 반응, 적응, 성장, 분화에 관여하며 세포내 또는 세포표면에 존재한다. 그 자체가 단백질이고 관여하는 것도 단백질의 대사, 성장, 분화 등이다.
RTK는 아데노신삼인산(ATP)의 인산(γ-포스페이트)을 티로신 잔기 기질(암 신호전달 물질)로 전달하도록 유도하는 신호효소의 수용체(신호전달 결정 기구, 신호전달 스위치)로서 막관통 단백질 역할을 한다. RTK는 세포 성장, 대사, 분화, 운동성에 필수적이다. RTK의 비정상적인 발현은 일반적으로 종양전환, 혈관신생, 암전이 등과 관련된 세포기능장애를 초래한다.
RTK는 세포질 내에 티로신 키나제 도메인(말단에 탄소가 덧붙여 있음)과 인접조절영역을 갖고 있으며, 세포외 리간드 결합영역에서 티로신키나제 또는 유사물질(리간드)과 결합한다.
즉 RTK 단백질 C-말단의 티로신 잔기(암 신호전달물질) 부위에 TK가 작용한 결과로 ATP가 ADP로 전환되면서 얻어진 인산(PO₄)이 결합하면(인산화 과정) 암 발생 신호 경로가 열려 발암이 촉진된다. RTK가 적정하게 활성화되면 세포의 성장이나 상처 수복, 신경활동에 이롭게 작용하지만 과도하게 스위치 ‘온’ 상태가 되면 암이 발생하게 된다.
RTK는 보통 이합체(dimer)를 이루어서 활성화된다. 평소에는 분리돼 단량체를 이루다가 각각의 RTK에 리간드가 결합하면 이합체를 이루면서 서로가 서로의 티로신을 인산화시킨다. 이 때 인산화되는 부분은 세포질 안의 타이로신 잔기물질로서 이를 인식해야 RTK 경로에 따른 암화가 진행된다.
단백질 티로신 키나제는 세포 표면 수용체 단백질 키나제(RTK)와 비수용체 단백질 키나제(non receptor tyrosine kinase, NRTK) 등 두 가지 유형으로 나뉜다. 인간의 의미 있는 총 90개의 티로신 키나제 중 58개는 RTK, 나머지 32개는 NRTK이다. 알려진 인간 RTK 58개는 기능별로 20개의 서브패밀리로 크게 묶어진다.
RTK는 리간드와 결합할 때 반응을 변환하는 세포 표면 수용체 패밀리에 속한다. 인산 공여자로서 ATP를 활용해 인산을 전달한다. 생물학적 막을 통과해 리간드와 결합할 수 있는 세포외 도메인(ectodomains)을 갖는다. 이런 막횡단(막통과) 단백질로는 혈관내피세포성장인자수용체(VEGFR), 표피세포성장인자수용체(EGFR), 혈소판유래성장인자수용체(PDGFR), 섬유아세포성장인자수용체(FGFR)가 있다.
반면 NRTK는 비수용체 티로신 키나제는 세포질 내에 위치한다. 이들은 이미 활성화된 수용체 티로신 키나제 수용체에 결합할 때 활성화되고 리간드의 존재 없이도 인산화에 의해 수용체가 활성화된다. 예를 들면 v-SRC(Rous sarcoma virus), Bcr-Abl(Abelson protooncogene-breakpoint cluster region) 융합 등이 있다. Abl, FES, JAK, ACK, SYK, TEC, FAK, Src, CSK 등이 NRTK의 하위그룹에 있다.
요컨대 티로신키나제는 RTK와 NRTK로 나뉘며, RTK 억제제는 티로신키나제 억제제(TKI)의 일부다. 150개가 넘는 RTK억제제 중 가장 많고 널리 알려진 게 EGFR 패밀리 억제제이다. 섬유아세포성장인자수용체(FGFR)는 상대적으로 소수여서 20개 안팎이다.
예컨대 EGFR 티로신키나제 억제제(EGFR TKI)는 세포질 내 EGFR 티로신 키나제(인산화효소) 도메인에 결합해 EGFR 활성화를 멈춘다. 즉 암이 발생할 때에는 세포외 리간드에 리간드(티로신 키나제)가 결합하지만, 이를 억제할 때에는 세포내 티로신 키나제 도메인을 억제제나 항체로 차단한다. 억제제는 키나제 기능을 억누르는 것이고, 항체는 도메인과 결합해 차폐하는 것으로 메커니즘이 다르다.