[생화학] 22.2 : 조직 특이적 대사 조절 - liver

 

 

 

이번 포스트부터는 조직 특이적으로 일어나는 대사 조절 과정에 대해 알아보자.

 

 

 

 

위 그림에는 각종 mammalian tissue가 제각각 specialize된 metabolic function을 수행하고 있다는 것이 나타나 있음. 이제 이들 각각의 metabolic function에 대해 조금 더 알아보자.

 

 

 

우선 liver에 대해서부터 알아보자.

 

 

 

 

 

liver의 구조는 위와 같음. 일반적으로 liver는 nutrient들을 processing하고 distribution시켜주는 기능을 하며, metabolic condition에 따라서 liver는 계속 변화할 수 있음. 조금 더 자세히 설명하자면, 장으로부터 유래한 모세혈관들이 모여 생기는 portal vein을 통해서 nutrient들이 liver로 전달되어옴. 그리고 hepatocyte가 nutrient를 fuel로 전환시켜주게 됨. 한편 hepatocyte enzyme은 일반적인 enzyme에 비해서 5-10배정도 더 빨리 turn over되는데, 그렇기에 주변의 metabolic condition에 따라서 이들의 기능이 가변적으로 변화할 수 있는 것임.

 

 

 

실제로 liver로 전달되는 glucose, fructose, galactose, mannose는 glucose-6-phosphate(G6P)가 될 수 있음. 이 때 G6P는 liver 내에서 일종의 transfer station으로 기능하는데, G6P가 다양한 녀석들로부터 만들어질 수 있는데다가 G6P는 다양한 metabolic fate를 맞이할 수 있기 때문임. 한편 hepatocyte는 GLUT2 transporter를 가지고 있어서 이 transporter를 이용해 glucose를 passive하게 diffusion시켜 옮길 수 있음. 그리고 hepatocyte는 hexokinase IV인 glucokinase를 가지고 있음.

 

 

이 녀석은 상당히 높은 Km 값을 가지고 있는데, 이 때문에 glucose 농도가 높을 때는 G6P가 liver에서 만들어지지 않음. (이는 적은 glucose가 liver 대신 필요한 다른 조직들로 더 잘 공급되게 해주는 효과가 있음) 그 밖에 glucokinase는 G6P에 의해 inhibition되지 않는데, 그렇기에 G6P가 지속적으로 만들어질 수 있고 이 덕분에 지속적인 glycogen의 storage 등이 가능해짐.

 

 

 

 

 

 

다음으로 위 그림에는 liver에서의 amino acid metabolism 과정이 나타나 있음. 하나하나 살펴보자.

 

 

 

보면 amino acid가 1에서와 같이 liver protein의 생산 재료로 쓰이거나, 혹은 albumin과 같은 plasma protein의 생산 재료로 쓰일 수 있고, 2와 같이 amino acid 그 자체의 형태로 blood에 supply될 수도 있으며(이 경우 혈액 내의 free amino acid는 다른 tissue로 가 tissue protein의 합성 원료로 공급됨) 3과 같이 nucleotide, hormone, porphyrine의 synthesis에 쓰일 수도 있고 4처럼 pyruvate→acetyl-CoA로 further metabolize될 수도 있음. (이 과정에서 pyruvate가 다시 gluconeogenesis 과정을 거쳐 glucose로 합성된 후 blood로 공급될 수도 있음)

 

 

이렇게 만들어진 acetyl-CoA는 앞서 봤던 것처럼 완전이 분해되어 energy 생산에 기여할 수도, fatty acid 합성에 기여할수도 있음. 그리고 근육과 같은 장기에서 alanine의 형태로 liver로 전달되면, 이 녀석이 deamination되면서 pyruvate가 되어 앞서의 pathway로 다시 reenter할 수도 있음.

 

 

 

 

 

 

다음으로 위 그림에는 liver에서 fatty acid(FA)의 fate들이 묘사되어 있음. 하나하나 살펴보자.

 

 

 

fatty acid는 1과 같이 liver lipid로 합성될수도 있고, 2와 같이 β oxidation되어서 acetyl-CoA로 전환될 수도 있음. 이렇게 전환된 acetyl-CoA는 앞서 봤던 것처럼 energy 생산에 쓰일 수도, cholesterol 등의 합성에 쓰일 수도 있으며, 그 밖에 acetyl-CoA는 ketone body로 합성될수도 있음. 그 밖에 fatty acid는 7, 8에 나타나 있는 것처럼 plasma lipoprotein, 혹은 free fatty acid(bound to albumin)의 형태로 다른 조직으로 전달될 수 있음.

 

 

 

 

 

위 그림에 나타나 있는 3종류의 물질이 바로 ketone body임. 이런 ketone body는 oxaloacetate가 insufficient할 때 acetyl-CoA로부터 만들어지며, brain, heart, smooth muscle로 전달되어 glucose를 대신해 energy source로 사용될 수 있음. 실제로 지속적인 fasting 환경하에서 heart가 사용하는 energy의 70%는 ketone body로부터 공급됨.

 

 

 

 

다음 포스트에서는 지방조직에서 일어나는 특이적 대사과정에 대해 알아보자.