아세틸콜린에스터레이스

3. 생물학적 기능

신경전달 과정에서 아세틸콜린(ACh)은 시냅스 전 뉴런에서 시냅스 틈으로 방출되어 시냅스 후 막의 ACh 수용체에 결합하여 신경에서 신호를 전달한다. 아세틸콜린에스터레이스(AChE)는 시냅스 틈에 집중되어 ACh를 가수분해하여 신호 전달을 종결시킨다.^[2] 유리된 콜린은 시냅스 전 뉴런에 의해 다시 흡수되고, ACh는 아세틸-CoA와 콜린 아세틸전달효소의 작용을 통해 결합하여 합성된다.^[20][21]

콜린성 작용제는 아세틸콜린에스터레이스의 분해 작용에 영향을 받지 않는 콜린성 신경전달물질로 작용하여 이 과정을 방해한다.

4. 분포

아세틸콜린에스터레이스(AChE)는 신경과 근육, 중추 및 말초 조직, 운동 및 감각 섬유, 콜린성 및 비콜린성 섬유 등 다양한 종류의 전도 조직에서 발견된다. AChE의 활성은 감각 신경보다 운동 신경에서 더 높다.^[32][33][34]

아세틸콜린에스터레이스는 적혈구 막에서도 발견되며, 여기서 다양한 형태가 Yt 혈액형 항원을 구성한다.^[35]

5. 종 (Species)

아세틸콜린에스터레이스(AChE)는 인간, 포유류, 무척추동물, 식물 등 다양한 생물 종에서 발견된다.^{[16][17][18][19]} 일부 해양 곰팡이가 AChE를 억제하는 화합물을 생성한다는 보고가 있지만, 곰팡이나 박테리아에서 AChE의 역할은 뚜렷하게 밝혀지지 않았다.^[19]

5. 1. 인간

5. 2. 무척추동물

5. 3. 식물

5. 4. 기타

6. 질병 관련성

6. 1. AChE 억제제

6. 2. 내인성 억제제

6. 3. 기타

7. AChE 유전자 (AChE gene)

포유류에서 아세틸콜린에스터레이스(AChE)는 단일 AChE 유전자에 의해 암호화되는 반면, 일부 무척추동물은 여러 아세틸콜린에스터레이스 유전자를 가지고 있다. 고등 척추동물은 AChE와 아미노산 서열이 50% 동일한 BCHE(부티릴콜린에스터레이스) 유전자를 가진다.^[36] 단일 포유류 유전자에서 전사된 산물의 다양성은 대체 스플라이싱을 통한 mRNA 스플라이싱과 촉매 및 구조적 서브유닛의 번역 후 연관성에 의해 발생하며, T (꼬리), R (리드 스루), H (소수성)의 세 가지 형태가 알려져 있다.^[37]

7. 1. AChE의 다양한 형태 (AChET, AChEH, AChER)

• AChET (꼬리): 뇌, 근육 및 기타 조직에서 발견되는 주요 형태이다. 콜라겐 또는 지질을 함유한 구조적 서브유닛과 이황화 결합된 올리고머를 형성한다. 신경근 접합부에서 AChE는 ColQ 서브유닛과 관련된 비대칭 형태로 발현된다. 중추 신경계에서는 PRiMA와 관련되어 대칭 형태를 형성한다. ColQ 또는 PRiMA 앵커는 세포 간 접합부에서 효소를 유지하는 역할을 하며, ColQ는 신경근 접합부에서, PRiMA는 시냅스에서 그 역할을 한다.

• AChEH (소수성): 주로 적혈구 조직에서 발현되는 형태이며, C-말단에서 다르며 절단 가능한 소수성 펩타이드와 PI-앵커 부위를 포함한다. 번역 후 첨가된 포스파티딜이노시톨 (PI) 부분을 통해 세포막과 결합한다.^[38]

• AChER (리드 스루): ''전기 가오리''속(''Torpedo'' sp.)과 생쥐에서 발견되었으며, 다른 종에서도 존재할 것으로 추정된다. 스트레스 반응과 염증에 관여하는 것으로 여겨진다.^[39]

8. 명명법

AChE 및 콜린에스터레이스의 명명법적 변형은 콜린에스터레이스 § 종류 및 명명법에서 일반적으로 논의된다.

9. 억제제 (Inhibitors)

AChE를 억제하는 약물 또는 독소는 시냅스 내에 높은 농도의 ACh가 지속되도록 하여, 중추 신경계, 자율 신경절 및 신경근 접합부에서 콜린성 신호 전달을 증가시킨다.^[22]

AChE의 비가역적 억제제는 근육 마비, 경련, 기관지 수축, 그리고 질식으로 인한 사망을 초래할 수 있다. 유기인산염(OP), 인산의 에스테르는 비가역적 AChE 억제제의 한 종류이다.^[23] 비가역적 AChE 억제제는 살충제 (예: 말라티온)와 화학전에서 사용되는 신경가스 (예: 사린 및 VX)에 사용되어 왔다. 카바메이트는 N-메틸 카바민산의 에스테르로, 몇 시간 안에 가수분해되며 의료 목적으로 사용되어 왔다 (예: 피소스티그민은 녹내장 치료에 사용됨).

가역적 억제제는 짧은 시간(몇 초에서 몇 분) 동안 에스테라제 부위를 점유하며 다양한 중추 신경계 질환을 치료하는 데 사용된다. 아세틸콜린에스터레이스(AChE)의 가역적 억제제는 AChE에 비가역적으로 결합하여 비활성화시키지 않는 억제제를 말한다.^[40] 아세틸콜린에스터레이스를 가역적으로 억제하는 약물은 알츠하이머병과 중증 근무력증 등의 치료제로 연구되고 있다. 타크린과 도네페질은 알츠하이머병에서 인지 기능 개선을 위해 FDA 승인을 받았다. 리바스티그민은 알츠하이머병과 루이체 치매 치료에도 사용되며, 피리도스티그민 브로마이드는 중증 근무력증 치료에 사용된다.^{[24][25][26][27][28][29]}

신경 세포에서 AChE의 내인성 억제제는 Mir-132 마이크로RNA로, 이 단백질의 발현을 억제하고 ACh가 항염증 작용을 하도록 함으로써 뇌의 염증을 제한할 수 있다.^[30]

또한, 대마초의 주요 활성 성분인 테트라히드로칸나비놀이 아세틸콜린에스터레이스의 경쟁적 억제제임이 밝혀졌다.^[31]

아세틸콜린에스터레이스 억제제에 노출되는 것은 걸프 전쟁에서 귀환한 참전 용사들이 보인 만성적인 인지 증상에 대한 여러 가지 연구된 설명 중 하나이다. 군인들은 신경 작용제 무기로부터 보호하기 위해 AChEI 피리도스티그민 브로마이드(PB)를 투여받았다. 미세 투석 및 HPLC-ECD를 사용하여 아세틸콜린 수치를 연구한 사우스캐롤라이나 의과대학 연구진은 PB가 스트레스 요소와 결합하면 인지 반응을 유발할 수 있다고 밝혔다.^[42]

식물성 칸나비노이드도 AChE 억제제로 작용할 수 있다.^[43]

참조

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