[생화학] 15.3 : TCA 회로(TCA cycle, citric acid cycle) 각론 - 4

 

 

이전 포스트들에서 citric acid cycle의 모든 반응들에 대해 살펴보았음.

 

 

 

그렇다면 왜 우리 몸에서는 acetyl-CoA를 이토록 복잡한 반응을 거쳐서 oxidation시키는 것일까.

 

 

 

 

 

이에 대한 이유 중 하나가 위 그림상에 표현되어 있음. 보면 CAC 과정에서 생성되는 각종 intermediate들이 우리 몸에 필요한 amino acid, nucleotide, heme 등의 원료로 쓰이는 것이 가능함. 따라서 energy 생산 외에, 우리 몸에 필요한 물질들을 합성하기 위해 필요한 precursor를 제공해준다는 측면에서도 CAC는 매우 중요한 것임.

 

 

 

 

위 그림에 나타나 있는 pathway는 한 anaerobic bacteria에서 일어나는 일로, 이 bacteria의 경우 α-ketoglutarate dehydrogenase를 상실해서 citric acid cycle이 완전히 돌지는 못하고, 위 그림처럼 α-ketoglutarate가 succinyl-CoA로 전환되지 못함. 이런 상태에서 acetyl-CoA는 α-ketoglutarate를 거쳐서 biosynthetic product가 되고, 한편 또 다른 pathway에 의해 PEP, 혹은 pyruvate가 oxaloacetate로 변환된 뒤 citric acid cycle의 역반응의 형태로 전환되어 succinyl-CoA를 거쳐서 마찬가지로 biosynthetic product가 되는 것임. 이 경우 CAC의 일부 반응들이 온전히 biosynthetic product를 생산하는 목적으로 쓰이게 됨.

 

 

한편, CAC의 각종 intermediate들이 biosnthetic precursor로 작용해 빠져나가면 CAC가 제대로 진행되지 못할 것임. 따라서 각 intermediate들을 추가적으로 채워넣어주는 pathway가 필요한데, 이와 관련된 reaction을 anaplerotic reaction이라 부름.

 

 

 

 

위 표에 대표적인 예시들이 나타나 있음. 보면 pyruvate carboxylase에 의해 pyruvate가 oxaloacetate로 바뀌는 반응, PEP carboxykinase에 의해 PEP가 oxaloacetate로 바뀌는 반응, PEP carboxylase에 의해 PEP가 oxaloacetate로 바뀌는 반응, malic enzyme에 의해 pyruvate가 malate로 바뀌는 반응 등이 그것임.

 

 

특별히 pyruvate carboxylase는 앞서 gluconeogenesis에 대해 설명할 때도 등장했던 효소인데, 흥미롭게도 이 녀석은 acetyl-CoA가 있을 때만 active하게 작용함. (acetyl-CoA가 positive allosteric effector로 작용함)

 

 

 

 

이전 chapter에서 위와 같이 biotin에 의해서 CO2가 전달되는 반응을 살펴봤었음. 조금 더 자세히 설명하자면 bicarbonate로부터 CO2를 받고 이것을 pyruvate로 전달해줘서 oxaloacetate가 됨. (이 때 biotin의 N이 매우 중요하게 작용함)

 

 

방금 말했던 것처럼 biotin은 CO2와 같이 oxidized form의 carbon을 전달해주는 carrier임. 한편 tetrahydrofolate, S-adenosylmethionine 등은 reduced form의 carbon 하나를 전달해주는 carrier로 기능함. 이들에 대해서는 이후 chapter에서 더 자세히 다룰 것임.

 

 

 

 

 

위 그림에는 biological tether들의 대표적인 예들이 나타나 있음. 보면 우선 E2의 Lys residue에는 lipoate가 추가적으로 달려있게 되며, 방금 봤던 pyruvate carboxylase의 경우 Lys residue에 biotin이 달려있음. 그 밖에 fatty acid synthesis 합성에 관여하는 단백질인 acyl carrier protein의 경우 Ser residue에 Pantothenate, β-Mercapto-ethylamine이 달려있음.

 

 

 

+) 참고로 biotin은 avidin과 상당히 강한 interaction을 하게 되는데, 그러다 보니 우리가 익히지 않은 달걀 흰자를 많이 먹을 시 그 안에 avidin이 많이 함유되어 있어서 biotin 섭취에 방해가 되기도 한다고 함. 그 밖에 이 interaction을 이용해 bioengineering tool을 개발한 사례도 상당히 많으므로 이 interaction은 중요함.

 

 

 

 

다음 포스트에서는 citric acid cycle과 관련된 조절 기작들에 대해 살펴보자.