[생화학] 20.4 : fat과 phospholipid의 생합성 - 3

 

 

이번 포스트부터는 phospholipid의 생합성 과정에 대해 알아보자.

 

 

 

 

실제로 phospholipid는 위 그림 아래와 같이 glycerol backbone의 3번 탄소 부근에 붙은 phosphate group에 추가적으로 polar한 head group이 붙어있는 형태임. (이 때 head group과 glycerol backbone 사이에 phosphodiester bond가 형성된 꼴임)

 

 

 

 

이 때 3번 부근에 head group이 loading되는 과정에서 위와 같이 2가지 strategy가 사용될 수 있음. 우선 왼쪽과 같이 CDP에 의해 activation되어있는 diacylglycerol이 head group의 OH에 의해 attack받으면서 CMP가 빠져나가고 그 결과 glycerophospholipid가 만들어질 수 있음. 한편 위 그림 오른쪽과 같이 head group에 CDP가 loading되어있는 상태에서 1,2-diacylglycerol의 3번 탄소 OH에 의해 CDP가 공격을 받고, 그 결과 CMP가 빠져나가면서 glycerophospholipid가 만들어질수도 있음.

 

 

 

우선 E. coli에서 일어나는 phospholipid synthesis 과정에 대해 조금 더 자세히 알아보자.

 

 

 

 

 

하나하나 살펴보자. 우선 phosphatidic acid에 CTP 중 CMP 부분이 첨가되며 CDP-diacylglycerol이 만들어질 수 있음. 이어서 이 CDP-diacylglycerol에 glycerol 3-phosphate가 들어가며 CMP의 자리를 대신하게 될 시 phosphatidylglycerol 3-phosphate가 만들어짐. 이후 여기에 PG 3-phosphate phosphatase가 작용해서 인산기가 하나 떨어져나갈 시 phosphatidylglycerol이 만들어짐.

 

 

한편 이 phosphatidylglycerol 2개가 만나고 glycerol 1개가 떨어져나가게 되면 위 그림 맨 아래와 같은 Cardiolipin이 만들어지게 됨. (이 때 관여하는 효소가 bacterial cardiolipin synthase임) 한편 PS synthase의 도움을 받아 CDP-diacylglycerol에 serine이 첨가될 시 phosphatidylserine이 만들어질 수 있음. 이어서 이 phosphatidylserine에 PS decarboxylase가 작용하며 CO2가 한 분자 빠져나가게 될 시 phosphatidylethanolamine이 만들어지게 됨.

 

 

 

다음으로 eukaryote에서 일어나는 phospholipid 합성 과정에 대해 살펴보자.

 

 

 

일단 eukaryote의 경우에도 CDP-diacylglycerol이 합성의 시작물질임은 변함없음. 그런데 이 때 cardiolipin이 만들어지는 기작이 bacteria에서와는 다름. bacteria에서는 glycerol 하나가 phosphatidylglycerol로 치환되는 식으로 cardiolipin이 합성되었다면, eukaryote의 경우 위 그림 왼쪽에 나타나 있는 것처럼 CDP-diacylglycerol에 곧바로 phosphatidylglycerol이 첨가되고, 이 녀석이 CMP의 자리를 대신하면서 cardiolipin이 만들어짐. (이 과정을 촉진하는 효소는 eukaryotic cardiolipin synthase임) 한편 CDP-diacylglycerol에 PI synthase가 작용하며 inositol이 첨가될 시 위 그림 오른쪽처럼 phosphatidylinositol이 만들어질 수도 있음. (참고로 inositol 내의 고리 안에 포함된 주황색의 OH group은 나중에 추가적으로 phosphorylation될 수 있음)

 

 

 

 

 

한편 yeast 등에서는 위와 같은 합성도 일어날 수 있음. 보면 앞서의 과정에서 합성된 phosphatidylserine에 phoshpatidylserine decarboxylase가 작용해 CO2가 떨어져나가고 그 결과 phosphatidylethanolamine이 된 이후에, 여기에 세 분자의 adoMet이 들어가면서 끝부분에 3개의 methyl group이 달린 phosphatidylcholine이 합성될 수 있음. (이 때 마지막 반응에 관여하는 효소가 methyltransferase임)

 

 

 

 

그리고 흥미롭게도, phosphatidylethanolamine, 혹은 phosphatidylcholine에 serine이 첨가될 시 각각 ethanolamine과 choline이 방출되면서 phosphatidylserine이 만들어질 수 있음. 이런 salvage pathway를 통해 ethanolamine, choline을 salvage할 수 있음.

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 살펴보자.