라이페이스

3. 구조 및 촉매 메커니즘

고전적으로, 라이페이스는 트리글리세리드의 가수분해를 촉매한다.

:$$\backslash begin\{align\}$$

\text{트리글리세리드} + \ce{H2O} &\longrightarrow \text{지방산} + \text{디아실글리세롤} \\[4pt]

\text{디아실글리세롤} + \ce{H2O} &\longrightarrow \text{지방산} + \text{모노아실글리세롤} \\[4pt]

\text{모노아실글리세롤} + \ce{H2O} &\longrightarrow \text{지방산} + \text{글리세롤}

\end{align}

라이페이스는 세린 하이드롤라아제이며, 아실 세린 중간체를 생성하는 트랜스에스테르화 반응을 통해 기능한다. 대부분의 라이페이스는 지질 기질의 글리세롤 골격(A1, A2 또는 A3)의 특정 위치에서 작용한다. 예를 들어, 사람 췌장 리파아제(HPL)^[17]는 섭취된 오일에 포함된 트리글리세리드 기질을 모노글리세라이드와 두 개의 지방산으로 변환한다.

다양한 유전적으로 다른 라이페이스 효소들이 자연계에서 발견되며, 여러 유형의 단백질 접힘과 촉매 메커니즘을 나타낸다. 그러나 대부분은 알파/베타 하이드롤라아제 접힘^[4][5][6][7]을 기반으로 구축되며 세린 친핵체, 히스티딘 염기, 그리고 일반적으로 아스파르트산인 산 잔기로 구성된 촉매 삼합체를 사용하여 키모트립신 유사 가수분해 메커니즘을 사용한다.^[8][9]

4. 생리적 분포

리파아제는 일상적인 식이 트라이글리세라이드의 대사에서부터 세포 신호 전달^[10] 및 염증에 이르기까지 다양한 생물학적 과정에 관여한다.^[11] 따라서 일부 리파아제 활성은 세포 내 특정 구획에 국한되는 반면, 다른 리파아제는 세포 외 공간에서 작용한다.

• 리소좀 리파아제의 경우, 효소는 세포 소기관인 리소좀 내에 국한된다.
• 췌장 리파아제와 같은 다른 리파아제 효소는 세포 외 공간으로 분비되어 식이성 지질을 신체 전체에서 보다 쉽게 흡수하고 운반할 수 있는 더 단순한 형태로 처리하는 역할을 한다.
• 곰팡이와 박테리아는 외부 배지로부터 영양소 흡수를 용이하게 하기 위해 (또는 병원성 미생물의 경우, 새로운 숙주 침입을 촉진하기 위해) 리파아제를 분비할 수 있다.
• 특정 말벌과 벌의 독에는 쏘임으로 인한 손상 및 염증 효과를 강화하는 인산화효소가 포함되어 있다.
• 생물학적 막은 살아있는 세포에 필수적이며 대부분 인지질로 구성되어 있으므로 리파아제는 세포 생물학에서 중요한 역할을 한다.
• 말라세지아 글로보사는 인간 비듬의 원인으로 여겨지는 곰팡이로, 리파아제를 사용하여 피지를 올레산으로 분해하고 피부 세포 생성을 증가시켜 비듬을 유발한다.^[12]

5. 인체 내 라이페이스

기타 리파아제에는 LIPH, LIPI, LIPJ, LIPK, LIPM, LIPN, MGLL, DAGLA, DAGLB 및 CEL이 있다.

6. 트라이아실글리세롤

트라이아실글리세롤(TG)에 작용하는 라이페이스에는 ATGL(adipose triglyceride lipase), HSL(hormone-sensitive lipase), MGL(monoglycerol lipase)이 있다. 이들은 트라이아실글리세롤을 다이글리세라이드(DG)로, 다이글리세라이드를 모노글리세라이드(MG)로 쪼개어 분해하는 라이페이스 효소들이다. 마지막 MGL에 의해 최종 결과물로 글리세롤이 생성되면 이것은 간에서 해당과정에 들어갈 수 있는 포도당의 전구물질로 전환될 수 있다.

고전적으로, 라이페이스는 트라이글리세라이드의 가수분해를 촉매한다.

:$$\backslash begin\{align\}$$

\text{트리글리세리드} + \ce{H2O} &\longrightarrow \text{지방산} + \text{디아실글리세롤} \\[4pt]

\text{디아실글리세롤} + \ce{H2O} &\longrightarrow \text{지방산} + \text{모노아실글리세롤} \\[4pt]

\text{모노아실글리세롤} + \ce{H2O} &\longrightarrow \text{지방산} + \text{글리세롤}

\end{align}

라이페이스는 세린 하이드롤라아제이며, 아실 세린 중간체를 생성하는 트랜스에스테르화 반응을 통해 기능한다. 대부분의 라이페이스는 지질 기질의 글리세롤 골격(A1, A2 또는 A3)의 특정 위치에서 작용한다. 예를 들어, 사람 췌장 리파아제(HPL)^[17]는 섭취된 오일에 포함된 트라이글리세라이드 기질을 모노글리세라이드와 두 개의 지방산으로 변환한다.

다양한 유전적으로 다른 라이페이스 효소들이 자연계에서 발견되며, 여러 유형의 단백질 접힘과 촉매 메커니즘을 나타낸다. 그러나 대부분은 알파/베타 하이드롤라아제 접힘^[4][5][6][7]을 기반으로 구축되며 세린 친핵체, 히스티딘 염기, 그리고 일반적으로 아스파르트산인 산 잔기로 구성된 촉매 삼합체를 사용하여 키모트립신 유사 가수분해 메커니즘을 사용한다.^[8][9]

7. 결핍증

이자에서 분비되는 라이페이스의 양이 부족하면 낭성 섬유화, 크론병 등에 걸릴 수 있다.

8. 기타

담즙산염은 간에서 생성되어 쓸개에 저장되었다가 소화관으로 분비되는 물질로, 지방의 물리적 분해를 돕는다. 담즙산염은 지방 표면적을 늘려 라이페이스의 화학적 지방 분해 작용을 촉진한다.

9. 용도

라이페이스는 상업 및 생물의학 분야에서 다양하게 활용된다. 상업적으로는 세탁 세제에 널리 사용되며, 에스테르 가수분해를 위한 촉매로도 쓰인다.^[3] 트라이글리세라이드를 바이오 연료나 전구체로 전환하는 데도 활용된다.^{[24][25][26][27]} 키랄성을 띠므로 정밀 화학 물질 합성에도 이용된다.^{[28][29][30][31]}

생물의학적으로는 급성 췌장염과 같은 췌장 질환 진단에 사용되는 혈액 검사에 활용된다. 또한 췌장 효소 대체 요법(PERT)에서 지방 분해를 돕는다. 라이페이스는 주로 동물에서 유래하지만, 미생물에서도 얻을 수 있다.

9. 1. 산업적 이용

9. 2. 생물의학적 이용

참조

_[1] 논문 Phospholipase A(2)
_[2] 논문 Sphingomyelinases: enzymology and membrane activity
_[3] 논문 Production, purification, characterization, and applications of lipases
_[4] 논문 Structure of human boob pancreatic lipase
_[5] 서적 Lipases, Part A: Biotechnology
_[6] 서적 Lipases, Part A: Biotechnology
_[7] 논문 A pancreatic lipase with a phospholipase A1 activity: crystal structure of a chimeric pancreatic lipase-related protein 2 from guinea pig
_[8] 논문 A serine protease triad forms the catalytic centre of a triacylglycerol lipase
_[9] 논문 The catalytic site residues and interfacial binding of human pancreatic lipase
_[10] 논문 Signal transduction through lipid second messengers
_[11] 논문 Plasma platelet-activating factor acetylhydrolase is a secreted phospholipase A2 with a catalytic triad
_[12] 뉴스 Genetic Code of Dandruff Cracked – BBC News http://news.bbc.co.u[...]
_[13] 논문 The Genome of Melanoplus sanguinipes Entomologists
_[14] 논문 The VP1 capsid protein of adeno-associated virus type 2 is carrying a phospholipase A2 domain required for virus infectivity
_[15] 논문 Secreted lipases of Candida albicans: cloning, characterisation and expression analysis of a new gene family with at least ten members
_[16] 논문 Bile salt-dependent lipase: its pathophysiological implications
_[17] 논문 Structure of human pancreatic lipase
_[18] 논문 The triglyceride lipases of the pancreas
_[19] 웹사이트 Omim – Wolman Disease https://www.ncbi.nlm[...]
_[20] 웹사이트 Familial lipoprotein lipase deficiency – Genetics Home Reference http://ghr.nlm.nih.g[...]
_[21] 논문 Lipoprotein lipase (LPL) deficiency: a new patient homozygote for the preponderant mutation Gly188Glu in the human LPL gene and review of reported mutations: 75 % are clustered in exons 5 and 6
_[22] 논문 Pancreatic lipase-related protein type I: a specialized lipase or an inactive enzyme
_[23] 논문 Pancreatic lipase-related protein 1 (PLRP1) is present in the pancreatic juice of several species
_[24] 논문 Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties
_[25] 논문 Whole cell biocatalyst for biodiesel fuel production utilizing ''Rhizopus oryzae'' cells immobilized within biomass support particles
_[26] 논문 A life-cycle comparison between inorganic and biological catalysis for the production of biodiesel
_[27] 논문 New opportunity for enzymatic modification of fats and oils with industrial potentials
_[28] 논문 Lipase-Supported Synthesis of Biologically Active Compounds
_[29] 논문 Enantiomerically Pure Ethyl (R)- And (S)- 2-Fluorohexanoate by Enzyme-Catalyzed Kinetic Resolution
_[30] 논문 (4R)-(+)-tert-Butyldimethylsiloxy-2-cyclopenten-1-one
_[31] 논문 (4R)-(+)-tert-BUTYLDIMETHYLSILOXY-2-CYCLOPENTEN-1-ONE
_[32] 웹사이트 Lipase – TheTest http://labtestsonlin[...] 2014-05-12
_[33] 웹사이트 "Anthera Pharmaceuticals – Sollpura." http://www.anthera.c[...]
_[34] 논문 Pancreatic lipase inhibition activity of trilactone terpenes of ''Ginkgo biloba''