[생화학] 17.2 : 아미노산의 catabolism - 7

 

 

이제 다음으로 amino acid들 중 pyruvate로 degradation되는 녀석들에 대해 살펴보자.

 

 

 

 

 

위 그림에도 나타나 있는 것처럼 Tryptophan, Alanine, Cysteine, Serine, Glycine, Threonine이 pyruvate로 변환될 수 있음. 하나하나 살펴보자.

 

우선 Tryptophan은 4개의 step을 거쳐 alanine으로 바뀔 수 있음. 그리고 alanine은 앞서 봤던 것처럼 α-ketoglutarate에 amino group을 전달하면서 pyruvate로 변할 수 있음. 한편 cysteine의 경우에도 2개의 step을 거쳐 곧바로 pyruvate로 변환되는 것이 가능함. 그리고 Serine의 경우에도 serine dehydratase에 의해 pyruvate로 변환 가능함.

 

 

한편 Threonine은 위 그림 가운데 세로줄에 나타나 있는 것과 같은 pathway로 pyruvate로 변환 가능함. 그러나 이 pathway의 경우 사실 10-30% 가량의 threonine에 해당하는 녀석들만이 경유하게 되는 oxidation pathway임. 보면 우선 threonine이 한번 oxidation된 후 붉은색으로 표시된 탄소 2개가 acetyl-CoA의 형태로 떨어져나가게 되며 glycine이 만들어짐. 이후 glycine은 serine hydroxymethyl-transferase에 의해 serine으로 전환되고, 이어서 serine이 pyruvate로 전환되는 것이 가능함.

 

이 때 glycine이 serine으로 변환되는 과정에 있어서 중요하게 작용하는 cofactor가 앞서 살펴봤었던 tetrahydrofolate임. 실제로는 THF에 의해 전달된 methylene group이 glycine에 붙어 serine이 되는 것임. 한편 glycine은 이 반응 이외에 glycine cleavage enzyme에 의해 CO2와 NH4+로 전환될 수도 있음. (이 때 NADH 한 분자가 생성됨) 그런데 흥미롭게도 이 과정에서 H4 folate에 methylene이 제공되어서 methylene이 충전된 THF가 생성되게 됨. 즉, glycine이 serine으로 변환되는 과정에서 소모되는 THF의 methylene은 glycine이 CO2와 NH4+로 전환되는 과정에서 다시 충전되는 것임.

 

 

 

방금 살펴봤던 것처럼 glycine은 다양한 pathway를 통해 degradation될 수 있음. 이에 대해 다시금 정리해보자. 우선 첫 번째 반응은 glycine→serine으로 hydroxylation되는 반응임. 두 번째 반응은 glycine cleavage enzyme에 의해 일어나는 분해 반응임. 사실 이 반응이 mammal에서는 major하게 나타나는 glycine degradation pathway이며, 이 과정에서 THF로 methylene group이 transfer됨. 그리고 마지막 pathway는 D-amino acid oxidase에 의해 매개되는 반응임.

 

 

 

 

위 그림에 그 반응이 나타나 있음. 보면 glycine이 D-amino acid oxidase에 의해 glyoxylate로 바뀌고, 이후 다시금 oxidation되면서 oxalate로 바뀜. 이 반응은 꽤 minor하게 일어나는 반응이며, 다만 이 반응의 결과 kidney stone의 major component가 생김.

 

 

 

 

위 그림에는 자세한 반응 mechanism이 나타나 있으므로 참고할 것.

 

 

 

다음으로 α-ketoglutarate로 전환되는 amino acid들에 대해 살펴보자.

 

 

 

위 그림을 봐도 알 수 있는 것처럼 histidine, glutamate, glutamine, arginine, proline이 α-ketoglutarate로 바뀔 수 있음. 하나하나 살펴보자.

 

 

 

우선 arginine은 앞서 urea cycle에서 살펴봤던 것처럼 arginase에 의해 ornithine으로 바뀔 수 있음. 이 과정에서 urea가 생성됨. 한편 ornithine은 α-ketoglutarate에 amino group 1개를 전달하면서 glutamtae γ-semialdehyde가 만들어짐. 이후 이 녀석은 oxidation되면서 glutamate가 되고, glutamate는 추가적으로 oxidation되어서 α-ketoglutarate가 될 수 있음. 한편 histidine의 경우에도 다양한 step을 거쳐 glutamate가 되는 것이 가능하고, glutamine의 경우에도 deamination을 통해 glutamate가 되는 것이 가능함. 한편 proline의 경우 특이적인 고리 구조를 가지고 있는데, proline oxidase에 의해 이 고리 내에 Schiff base가 형성된 이후 이 녀석이 glutamate γ-semialdehyde로 바뀌어서 결과적으로 앞서와 같은 기작에 의해 α-ketoglutarate로 전환되는 것이 가능함.

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 살펴보자.