황전환 경로

황전환 경로(黃轉換經路, 영어: transsulfuration pathway)는 대사 중간생성물인 시스타티오닌을 통해 시스테인과 호모시스테인의 상호전환을 포함하는 대사 경로이다. 이것은 아세틸기 또는 석시닐기를 유리 황화물로 대체한다. 이는 cysK 또는 cysM 유전자에 의해 암호화되는 시스테인 생성효소^[1] 및 metZ 또는 metY 유전자에 의해 암호화되는 호모시스테인 생성효소를 통해 시스테인 또는 호모시스테인의 합성 및 사용을 위한 것으로 이와는 달리 황화수소 또는 메테인싸이올을 사용하는 황산화 직접 경로와 대조된다.^[2] 순방향 및 역방향에서의 두 가지 황전환 경로가 알려져 있다.

순방향 경로

순방향 경로는 대장균^[3]및 고초균^[4]과 같은 여러 세균에 존재하며 시스테인에서 호모시스테인(S-메틸기를 갖는 메티오닌의 전구체)으로의 싸이올기의 이동을 포함한다. 호모세린의 아세틸기 또는 석시닐기를 싸이올기를 통해 시스테인으로 치환하여 시스타티오닌(대장균에서 metB 유전자 및 고초균에서 metI 유전자에 의해 암화화되는 시스타티오닌 γ-생성효소에 의해 촉매됨)은 분자의 호모시스테인 부분의 β-제거에 의해 절단되어 불안정한 아미노산을 남긴다. 이 산은 물에 의해 촉발되어 피루브산과 암모니아를 형성(metC 유전자에 의해 암호화되는 시스타티오닌 β-분해효소^[5]에 의해 촉매됨)한다. 한편 황전환 경로를 통한 호모시스테인의 생산은 메티오닌 생성효소에 의해 수행되는 메틸화 반응을 통해 이 대사 중간생성물이 메티오닌으로 전환되도록 한다.

역방향 경로

역방향 경로는 사람을 포함한 여러 생물체에 존재하며 유사한 메커니즘을 통해 호모시스테인에서 시스테인으로의 싸이올기의 이동을 포함한다. 폐렴막대균(Klebsiella pneumoniae)에서 시스타티오닌 β-생성효소는 mtcB 유전자에 의해 암호화되고 시스타티오닌 γ-분해효소 또는 시스타티오네이스는 mtcC 유전자에 의해 암호화된다.^[6] 메티오닌은 사람에 대해 영양 요구성이므로 영양학자들에 의해 필수 아미노산이라고 불리지만 역 황전환 경로로 인한 시스테인에 대한 것은 아니다. 이 경로의 돌연변이는 호모시스테인 축적으로 인해 호모시스틴뇨증으로 알려진 질병을 일으킨다.

모식도

물

황전환 경로에는 아데노신, 세린 등이 관여한다. 이 경우 물(H₂O)이 촉발인자이거나 결과물로 반응한다.

같이 보기

각주

↑ Rabeh, W. M.; Cook, P. F. (2004). “Structure and Mechanism of O-Acetylserine Sulfhydrylase”. 《Journal of Biological Chemistry》 279 (26): 26803–26806. doi:10.1074/jbc.R400001200. PMID 15073190.
↑ Hwang, B. J.; Yeom, H. J.; Kim, Y.; Lee, H. S. (2002). “Corynebacterium glutamicum utilizes both transsulfuration and direct sulfhydrylation pathways for methionine biosynthesis”. 《Journal of Bacteriology》 184 (5): 1277–1286. doi:10.1128/JB.184.5.1277-1286.2002. PMC 134843. PMID 11844756.
↑ Aitken, S. M.; Lodha, P. H.; Morneau, D. J. K. (2011). “The enzymes of the transsulfuration pathways: Active-site characterizations”. 《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics》 1814 (11): 1511–7. doi:10.1016/j.bbapap.2011.03.006. PMID 21435402.
↑ Auger, S.; Yuen, W. H.; Danchin, A.; Martin-Verstraete, I. (2002). “The metIC operon involved in methionine biosynthesis in Bacillus subtilis is controlled by transcription antitermination”. 《Microbiology》 148 (Pt 2): 507–518. doi:10.1099/00221287-148-2-507. PMID 11832514.
↑ Clausen, T.; Huber, R.; Laber, B.; Pohlenz, H. D.; Messerschmidt, A. (1996). “Crystal Structure of the Pyridoxal-5′-phosphate Dependent Cystathionine β-lyase fromEscherichia coliat 1.83 Å”. 《Journal of Molecular Biology》 262 (2): 202–224. doi:10.1006/jmbi.1996.0508. PMID 8831789.
↑ Seiflein, T. A.; Lawrence, J. G. (2006). “Two Transsulfurylation Pathways in Klebsiella pneumoniae”. 《Journal of Bacteriology》 188 (16): 5762–5774. doi:10.1128/JB.00347-06. PMC 1540059. PMID 16885444.

외부 링크

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[1] Rabeh, W. M.; Cook, P. F. (2004). “Structure and Mechanism of O-Acetylserine Sulfhydrylase”. 《Journal of Biological Chemistry》 279 (26): 26803–26806. doi:10.1074/jbc.R400001200. PMID 15073190.

[2] Hwang, B. J.; Yeom, H. J.; Kim, Y.; Lee, H. S. (2002). “Corynebacterium glutamicum utilizes both transsulfuration and direct sulfhydrylation pathways for methionine biosynthesis”. 《Journal of Bacteriology》 184 (5): 1277–1286. doi:10.1128/JB.184.5.1277-1286.2002. PMC 134843. PMID 11844756.

[3] Aitken, S. M.; Lodha, P. H.; Morneau, D. J. K. (2011). “The enzymes of the transsulfuration pathways: Active-site characterizations”. 《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics》 1814 (11): 1511–7. doi:10.1016/j.bbapap.2011.03.006. PMID 21435402.

[4] Auger, S.; Yuen, W. H.; Danchin, A.; Martin-Verstraete, I. (2002). “The metIC operon involved in methionine biosynthesis in Bacillus subtilis is controlled by transcription antitermination”. 《Microbiology》 148 (Pt 2): 507–518. doi:10.1099/00221287-148-2-507. PMID 11832514.

[5] Clausen, T.; Huber, R.; Laber, B.; Pohlenz, H. D.; Messerschmidt, A. (1996). “Crystal Structure of the Pyridoxal-5′-phosphate Dependent Cystathionine β-lyase fromEscherichia coliat 1.83 Å”. 《Journal of Molecular Biology》 262 (2): 202–224. doi:10.1006/jmbi.1996.0508. PMID 8831789.

[6] Seiflein, T. A.; Lawrence, J. G. (2006). “Two Transsulfurylation Pathways in Klebsiella pneumoniae”. 《Journal of Bacteriology》 188 (16): 5762–5774. doi:10.1128/JB.00347-06. PMC 1540059. PMID 16885444.

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