[생화학] 20.1 : 지질 생합성 개론

 

 

이번 포스트부터는 lipid의 생합성에 대해 알아보자.

 

 

lipid는 다양한 biological function을 수행함. 예를 들어 lipid는 energy storage, membrane 구성, membrane protein의 anchor, enzyme의 cofactor, signaling molecule, pigment detergent, transporter, antioxidant 등으로 기능할 수 있음.

 

 

 

 

위 그림에 나타나 있는 것은 metastasis 이후 자리를 잡은 cancer cell이 주변 세포에 분비하는 signaling molecule들인데, 이 때 분비하는 PGE, LPA, S1P와 같은 물질들은 모두 lipid의 일종임.

 

 

 

앞서 fatty acid의 catabolism 과정에서는 acetyl-CoA가 형성되고, NADH, FADH2와 같은 reducing power를 가지는 녀석들이 형성된다 했었음. 그리고 이 과정은 mitochondria 내부에서 일어났음. 한편 fatty acid의 anabolism 과정에서는 acetyl-CoA와 malonyl-CoA가 필요하고, NADPH와 ATP가 소모되어야 함. 그리고 이 과정은 주로 animal에서는 cytosol에서, plant에서는 chloroplast에서 일어남. (이는 당연한데, animal cell, plant cell 각각에서 ATP, NADPH가 가장 abundant한 공간이 각각 cycotol과 chloroplast이기 때문임)

 

 

 

 

위 그림에는 lipid synthesis와 관련된 각종 pathway들이 나타나 있음. 하나하나 살펴보자.

 

 

 

우선 TCA cycle 도중 생성되는 citrate는 acetyl-CoA로 변화할 수 있음. 이 acetyl-CoA는 ACC(acetyl CoA carboxylase)에 의해 malonyl-CoA로 변할 수 있고, 이후 acetyl-CoA(2C)와 malonyl-CoA(3C)가 합쳐져서 fatty acid가 만들어질 수 있음. 위 그림하에서는 mammal에서 가장 흔히 관찰되는 16C 길이의 palmitic acid가 합성됨.

 

이후 이 fatty acid들은 때에 따라 한번, 혹은 여러번 unsaturation되기도 함. 한편 fatty acid는 위 그림상에서 파란색 box로 표시된 부분으로 들어가 glycerol과 합쳐지고, 그 결과 triacylglycerol이 될 수도 있음. (이 때 glycerol은 G3P가 변화한 결과 생성될 수 있음) 그리고 fatty acid가 위 그림 보라색 box로 표시된 부분으로 들어갈 시 arachidonic acid를 거쳐 prostaglandin(PGE) 등의 Eicosanoid가 될 수도 있음.

 

그 밖에 fatty acid는 주황색 box와 같이 sphingosine backbond과 결합하여 sphingolipid가 될 수도 있음. 마지막으로 위 그림 맨 아래 초록색 box에 나타나 있는 것처럼 acetyl-CoA가 acetoacetyl-CoA→HMG-CoA→Mevlonate→Farmesyl-PP를 거쳐 결과적으로 cholesterol이 될 수도 있음.

 

 

 

 

위 그림에는 동물세포, 식물세포 각각에서 fatty acid의 synthesis와 modification이 어떤 공간에서 일어나는지가 표시되어 있음. 보면 동물세포, 식물세포 모두에서 mitochondria 내부에서는 일부 fatty acid의 elongation만이 일어나고, ER에서는 phospholipid synthesis, sterol synthesis, fatty acid elongation, fatty acid desaturation 등이 일어남을 알 수 있음. 한편 동물세포의 경우 cytosol에서 isoprenoid, sterol synthesis와 함께 fatty acid synthesis가 일어남. 그리고 식물세포의 경우 chloroplast 내에서 fatty acid synthesis가 일어남. 이 때 결국 cytosol, chloroplast의 경우 다른 곳에 비해 [NADPH]/[NADP+]의 ratio가 더 높으므로 결과적으로 fatty acid synthesis가 일어나기에 더 유리한 것임.

 

 

 

다음 포스트부터는 fatty acid의 합성 과정에 대해 자세히 알아보자.