[생화학] 5.1 : 효소(enzyme)의 특징 - 1

 

 

 

이번 포스트부터는 효소(enzyme)에 대해 알아보자.

 

 

enzyme은 biological molecule로 만들어진 catalyst이며, 그렇기에 자기 자신은 소모되지 않으면서 reaction rate를 높여주게 됨.

 

 

대부분의 enzyme은 globular protein임. (enzyme이 역할을 하기 위해서는 globular한 형태가 더 적합함) 물론 예외도 있는데, ribozyme, ribosomeal RNA들은 RNA임에도 enzyme으로 작용할 수 있음.

 

 

 

 

위 그림에 나타나 있는 3명의 과학자들이 enzyme과 관련된 biology 발전에 크게 기여함.

 

 

 

우선 Buchner의 경우 cell-free yeast 추출물이 sugar를 alcohol로 분해시킬 수 있음을 확인함. 이를 통해 세포 자체가 아닌 세포 내의 어떤 것이 화학반응을 촉매한다는 것을 알아냄. 한편 Sumner는 최초로 urease라는 효소를 crystallization하는데 성공함. 이 때 crystallization이 되었다는 사실 자체가 enzyme이 특정한 3차구조를 이루고 있다는 증거로 작용했고, 이에 더해 그가 관찰한 urease의 구조가 protein이었음. 이를 바탕으로 Sumner는 대부분의 enzyme이 protein임을 주장함. 마지막으로 Haldane은 enzyme과 substrate간의 binding이 대부분의 경우 covalent binding이 아니라 weak binding에 의해 일어난다는 가설을 세움.

 

 

 

 

위 표는 enzyme에 같이 붙어서 작용하는 cofactor들을 나타내주고 있음. 특히나 이 경우 무기물, 그 중에서도 metal들이 나타나 있음. 이 때 흥미로운 점은, 지각에서의 metal 존재 비율과 enzyme에서의 metal 존재비율이 거의 놀라우리만치 일치한다는 것임.

 

 

보면 Cu2+, Fe2+의 경우 oxidase 내부에 존재함. 이는 이들을 통해 비교적 쉽게 전자가 들락날락할 수 있기 때문임. 이 밖에 나머지의 경우 대부분 charge property에 의해 effective하게 활용됨.

 

 

 

 

다음으로 위 표는 organic molecule이 enzyme의 activity를 도와주는 형태로 작용하는 coenzyme들의 예가 나타나 있음. 이 녀석들의 경우 protein만으로는 하는 데 한계가 있었던 chemical reaction들이 더 다양하게 일어나게 도와줌.

 

 

 

이제 enzyme을 어떻게 classify할 수 있는지에 대해 알아보자.

 

 

 

 

enzyme은 기능에 따라 크게 위와 같은 6가지로 분류 가능함.

 

 

oxidoreductase는 oxidation과 reduction을 하면서 전자를 전달하거나 전자를 받아들일 수 있음. (이 말인즉슨 H도 이 녀석들에 의해 왔다갔다하는 것이 가능함) transferase는 어떤 group을 전달할 수 있음. hydrolase는 hydrolysis를 일으킬 수 있는 enzyme임. lyase는 hydrolysis는 아니지만 C-C, C-O, C-N과 같이 특정한 bond를 cleavage할 수 있는 녀석들임. 반대로 특정 bond를 다시 붙여줄 수 있는 녀석을 ligase라 함. 마지막으로 붙이거나 전달하지 않고 그냥 모습만 isomer의 형태로 바꿔주는 isomerase도 있음. 이들 각각에는 class number가 있는데, 이 number를 이용해 각각의 enzyme을 번호로 표기하는, enzyme commission(E.C.) number라는 개념이 있음.

 

 

예를 들어 ATP + D-glucose → ADP + D-glucose 6-phosphate에서 작용하는 효소인 ADP:D-hexose 6-phosphotrasferase는 아래와 같이 E.C. number로 표기될 수 있음.

 

 

 

 

보면 E.C. number의 경우 class name.subclass name.general acceptor.specific acceptor의 형태로 쓰여지게 됨. 즉, E.C. number가 동일하다는 것은 동일한 기능을 가진 동일한 enzyme임을 의미함.

 

 

그 밖에, trivial하게 쓰여지는 이 효소의 단축형 이름은 hexokinase이며, 실제로는 hexokinase로 가장 많이 불리고 있음.

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 살펴보자.