[생화학] 21.1 : 아미노산의 생합성 - 7

 

 

지난 포스트에 이어서 살펴보자.

 

 

starting from 3-phosphoglycerate

 

 

 

위 그림에도 나타나 있는 것처럼 3-phosphoglycerate로부터 Serine이 만들어질 수 있고, 이후 serine으로부터 glycine, cysteine이 만들어질 수 있음.

 

 

 

 

 

위 그림상에 나타나 있는 반응을 살펴보자. (이 반응은 지금까지 알려진 모든 organism에서 공통적으로 conserve되어있음) 보면 3-phosphoglycerate가 oxidation되어서 3-phosphohydroxypyruvate가 되고, 이어서 glutamate로부터 NH2 group이 tranfer되면서 3-phosphoserine이 됨.

 

이어서 phosphoserine phosphatase가 작용해 탈인산화가 되면서 Serine이 생길 수 있음. (정리하자면, 3-phosphoglycerate가 oxidation, transamination, dephosphorylation될 시 결과적으로 Serine이 만들어질 수 있음)

 

이어서 Serine은 다시 serine hydroxymethyltransferase의 도움을 받아 Glycine이 될 수 있음. (이 반응에서는 pyridoxal phosphate(PLP)가 매우 중요하게 작용하며, 그 밖에 methyl group이 tetrahydrofolate를 매개로 Serine으로부터 빠져나오게 됨.

 

 

 

한편 앞서 살펴봤듯이 Serine으로부터 Cysteine도 derive될 수 있음. 구체적으로 bacteria와 plant에서는 위와 같은 pathway에 의해 Cysteine이 만들어질 수 있음. 보면 우선 Serine에 acetyl group이 transfer되고, 이어서 thiol lyase에 의해서 S2-(sulfide)가 전달되면서 Cysteine이 만들어지게 됨. (참고로 Sulfide는 위 그림 오른쪽 상에 나타나 있는 것과 같은 과정에 의해 SO4-로부터 만들어질 수 있음)

 

 

 

 

 

그리고 mammal에서는 위와 같이 homocysteine과 serine의 중합반응에 의해 Cysteine이 합성되게 됨. 참고로 homocysteine은 methionine으로부터 유래됨. 구체적으로는 Methionine이 처음에 methyl group을 잃으며 adenosylmethionine으로 변하고, 이 녀석이 다시 가수분해되면서 free monocysteine이 형성되게 됨. (이 반응에서의 효소는 cystathionine γ-synthase이며, 이 효소는 PLP-requiring enzyme임) 결국 mammal에서의 S는 methionine으로부터 유래함.

 

 

이후 위 그림과 같이 homocysteine과 serine이 탈수축합되면서 cystathionine이 만들어지고, 이 녀석이 deamination되게 되면 최종적으로 \alpha-ketobutyrate와 cysteine이 만들어짐.

 

 

 

starting from oxaloacetate, pyruvate

 

 

 

위 그림에도 나타나 있는 것처럼 oxaloacetate는 aspartate로, aspartate는 다시금 asparagine, methionine, lysine, threonine으로 바뀔 수 있으며, pyruvate는 alanine, valine, leucine, isoleucine으로 바뀔 수 있음.

 

 

우선 oxaloacetate의 transamination이 일어나게 될 시 aspartate가 만들어질 수 있음.

 

 

 

 

이후 Aspartate는 위와 같이 phosphate priming, reduction에 이은 pyruvate의 첨가로 인해 변화할 수 있음.

 

 

 

 

이어서 위와 같은 반응이 일어날 수 있는데, 특히 마지막 step에서 PLP의 도움을 받아 glutamate로부터 amino group이 transfer되면서 N-succinyl-L,L-α, ε-diaminopimelate가 만들어지게 됨.

 

 

 

 

 

이어서 최종적으로 위와 같은 반응이 일어날 시 Lysine이 만들어질 수 있음.

 

 

 

 

한편 Aspartate는 위와 같은 과정에 의해서 homoserine으로 변할 수도 있음.

 

 

 

 

이어서 이 homoserine은 위와 같이 succinyl group을 transfer받고, 결과적으로 Cystathionine으로 변할 수 있음.

 

 

 

 

이후 위와 같이 pyruvate가 제거되는 반응, transmethylation 반응이 일어나게 될 시 최종적으로 methionine이 만들어질 수 있음.

 

한편 위와 같이 앞서 봤던 것처럼 Aspartate가 Aspartate β-semialdehyde로 바뀌게 되면, 이 녀석으로부터는 Threonine도 만들어질 수 있음.

 

 

 

 

구체적으로는 위와 같은 serial한 반응에 의해 Asparate β-semialdehyde가 homoserine으로, phosphohomeoserine으로, threonine으로 바뀔 수 있음.

 

 

 

 

 

다음으로 pyruvate로부터 alanine, valine, leucine, isoleucine이 만들어지는 반응에 대해 살펴보자.

 

 

우선 isoleucine과 valine이 만들어지는 과정에 대해 살펴보자.

 

 

 

 

우선 pyruvate는 위와 같은 반응들에 의해서 변화할 수 있음.

 

 

 

 

 

이에 이어서 위와 같은 oxidation이 일어나게 됨.

 

 

 

 

 

그리고 최종적으로 위와 같은 반응이 일어날 시 isoleucine, valine이 만들어질 수 있음.

 

 

 

다음으로 leucine이 만들어지는 과정에 대해 살펴보자.

 

 

 

 

사실 앞서 Valine이 만들어지기 전의 intermediate에 해당하는 α-ketoisovalerate는, valine으로 만들어지는 pathway 이외에 위 그림상에 나타나 있는 것처럼 α-isopropylmalate로 바뀌고, β-isopropylmalate, α-ketoisocaproate를 거쳐 결국 glutamate로부터 amino group을 tranfer받아서 leucine이 될 수도 있음.

 

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 살펴보자.