[생화학] 20.5 : cholesterol, steroid, isoprene 계열의 생합성과 수송 - 1

 

 

 

다음으로 cholesterol 계열의 lipid가 어떻게 합성되고 transport되는지에 대해 살펴보자.

 

 

 

 

cholesterol 계열의 lipid가 합성되는데 있어서 매우 중요한 구조가 바로 위 그림상에 나타나 있는 5 carbon의 Isoprene인데, 이 녀석은 2개의 double bond를 가지고 있다는 특징이 있음.

 

 

 

 

 

eukaryote에서 cholesterol이 biosynthesis되는 과정을 전체적으로 표현하면 위와 같음. 우선 3개의 acetate가 합쳐져서 6탄소 화합물인 Mevalonate가 됨. 이어서 이 Mevalonate가 activated isoprene의 형태로 바뀌게 됨. 그 다음에 isoprene 6개가 모여서 30C 화합물인 linear한 squalene이 됨. 그리고 결국 이 squalene이 cyclize되면서 4개의 ring을 가지는 cholesterol이 됨.

 

 

 

이제 이 각각의 step들에 대해 조금 더 자세히 알아보자.

 

 

 

 

우선 첫 번째 step으로 위와 같은 반응이 일어남. 보면 acetyl-CoA 2분자가 thiolase에 의해 결합되면서 acetoacetyl-CoA가 만들어지고, 이어서 HMG-CoA synthase의 도움 하에 acetyl group이 하나 더 첨가되면서 β-hydroxyl-β-methylglutaryl-CoA(HMG-CoA)가 만들어지게 됨. (참고로 이 때의 반응이 rate limiting step임. 따라서 HMG-CoA synthase는 tight한 regulation을 받음) 이어서 HMG-CoA reductase의 도움 하에 NADPH 2분자가 소모되면서 결과적으로 Mevalonate가 만들어지게 됨.

 

 

 

 

 

이어서 위와 같은 반응이 일어남. 보면 Mevalonate에 ATP 한 분자로부터의 인산기 한 개가 첨가되면서 5-phosphomevalonate가 만들어짐. 이어서 phosphomevalonate kinase의 도움을 받아 한 인산기가 ATP로부터 더 전달되게 되면 5-pyrophosphomevalonate가 됨. 그리고 여기에 pyrophosphomevalonate decarboxylase의 도움을 받아 ATP로부터의 인산기가 이번에는 3번 탄소에 전달되게 될 시 high energy intermediate인 3-phospho-5-pyrophosphomevalonate가 되게 됨. 이어서 pyrophosphomevalonate decarboxylase에 의해 3번 탄소의 인산기가 떨어져나감과 동시에 CO2도 떨어져나가면 결과적으로 activated isoprene이 만들어짐. 이 때 만들어지는 isoprene은 Δ3 -isopentenyl pyrophosphate(IPP), dimethylallyl pyrophosphate(DMAPP)의 2종류인데, 각각은 이중결합의 위치가 다름.

 

 

 

 

이어서 위와 같은 반응이 일어남. 보면 IPP와 DMAPP가 head to tail 형태로 결합하면서 10탄소의 geranyl pyrophosphate가 만들어짐. 그리고 여기에 IPP가 한 분자 더 추가되면서 15탄소의 farnesyl pyrophosphate가 만들어짐. 그리고 최종적으로 farnesyl pyrophosphate 2분자가 head to head 형태로 결합하면서 최종적으로 30탄소의 squalene이 만들어지게 됨.

 

 

 

 

 

마지막으로 위와 같은 반응이 일어남. 보면 우선 squalene monooxygenase의 도움 하에 NADPH가 한 분자 소모되며 squalene의 한쪽 끝에 oxygen이 첨가되게 됨. 그 결과 squalene 2,3-epoxide가 만들어짐. 이 녀석은 종에 따라 다른 형태로 변환되는데, plant의 경우 stigmasterol로 바뀌고, fungi의 경우 ergosterol로 바뀌고, animal의 경우 cyclase의 도움 하에 Lanosterol을 거쳐 cholesterol로 바뀌게 됨.

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 살펴보자.