알부민

1. 개요

알부민은 다양한 리간드에 결합하여 운반하는 수송 단백질로, 인간 혈청의 주요 단백질이며 혈액의 삼투압 조절, 물질 운반, pH 완충 작용, 아미노산 공급, 항산화 작용 등 다양한 기능을 수행한다. 알부민은 여러 종류가 있으며, 간에서 생합성되어 임상병리검사에서 간 기능 지표로 활용된다. 또한, 법의학적으로 곰의 쓸개 사용 여부를 확인하는 데 사용되기도 한다.

2. 기능

알부민은 다양한 생리적 기능을 수행하며, 특히 혈액의 항상성 유지에 중요한 역할을 한다. 주요 기능은 다음과 같다.

2.1. 수송 단백질

인간 혈청 알부민은 물, 양이온(Ca²⁺, Na⁺, K⁺ 등), 지방산, 호르몬, 빌리루빈, 티록신(T4) 및 약물(바르비투르산염 포함)에 결합하여 운반하는 역할을 한다. 알파-태아단백질은 다양한 양이온, 지방산 및 빌리루빈에 결합하는 태아 혈장 단백질이다. 비타민 D 결합 단백질은 비타민 D와 그 대사산물뿐만 아니라 지방산에도 결합한다.

알부민은 혈장에 존재하는 지방산, 빌리루빈, 무기 이온 또는 산성 약물 등의 외래 물질을 흡착하여 운반한다. 알부민에 결합한 물질은 장기에 흡수되지 않고 혈중을 순환할 수 있는데, 이러한 특징은 약물의 장기 이동성에 큰 영향을 미친다. 와파린이나 톨부타미드 등은 특히 알부민과의 결합성이 높다.

2.2. 삼투압 유지

인간 혈청 알부민은 사람 혈장 단백질의 약 50%를 차지하며, 혈액의 교질 삼투압을 조절하는 주요 기능을 한다. 분자량은 약 66,000이다. 혈청에는 많은 단백질이 존재하지만, 알부민은 그중 약 50~65%를 차지하는 주요 단백질이다.

2.3. 기타 기능

알부민은 pH 완충 작용, 아미노산 공급, 항산화 작용을 한다.

3. 분류

동물에서 발견되는 알부민은 계통발생에 따라 여섯 개의 아과로 나눌 수 있다. 비타민 D 결합 단백질은 1~3과에 속하며, 다른 알부민들은 4~6과에 섞여 있다. ECM1은 6과에 속한다.

의학적 용도 외에도, 혈청 알부민은 생명공학에서도 중요하게 여겨진다. 일반적으로 소 혈청 알부민이 사용되지만, 동물 학대를 줄이기 위해 사람과 유전자 변형 쌀에서 추출한 버전도 사용된다.

난알부민은 계란 흰자에 있는 저장 단백질이며, 세르핀의 일종이다. 락트알부민(유청 단백질)은 우유의 단백질 성분으로, 주로 베타-락토글로불린으로 구성되지만 소량의 혈청 알부민도 포함하고 있다. 대마를 포함한 일부 식물의 종자에는 "2S 알부민"이 포함되어 있는데, 이들은 계란과 같은 응고 특성을 가진다.

3.1. 인간 알부민

인간 혈청 알부민은 인간 혈장의 주요 단백질이며, 인간 혈장 단백질의 약 50%를 차지한다. 물, 양이온(Ca²⁺, Na⁺, K⁺ 등), 지방산, 호르몬, 빌리루빈, 티록신(T4) 및 약물(바르비투르산염 포함)에 결합한다. 주요 기능은 혈액의 교질 삼투압을 조절하는 것이다. 알부민의 등전점은 4.7이다.

알파-태아단백질은 다양한 양이온, 지방산 및 빌리루빈에 결합하는 태아 혈장 단백질이다.

비타민 D 결합 단백질은 비타민 D와 그 대사산물뿐만 아니라 지방산에도 결합한다.

아파민에 대해서는 아직 많이 알려져 있지 않다. 지방화된 Wnt 단백질과 비타민 E를 운반하는 것으로 보인다.

세포외 기질 단백질 1은 전형적인 알부민과는 다르다. 뼈의 광물화를 조절한다.

네 가지 전형적인 인간 알부민은 4번 염색체 4q13.3 영역에 탠덤 방식으로 배열되어 있다.

3.2. 기타 알부민

* 난알부민은 계란 흰자에 있는 저장 단백질이며, 세르핀의 일종이다.
* 락트알부민 (유청 단백질)은 우유의 단백질 성분으로, 주로 베타-락토글로불린으로 구성되지만 소량의 혈청 알부민도 포함하고 있다.
* 대마를 포함한 일부 식물의 종자에는 "2S 알부민"이 포함되어 있다. 이들은 계란과 같은 응고 특성을 가진다.

4. 구조

인체 혈청 알부민의 3차원 구조는 X선 결정학을 이용하여 2.5Å의 분해능으로 밝혀졌다. 알부민은 65~70 kDa의 단백질이다.

알부민은 세 개의 상동 도메인으로 구성되며, 이들이 모여 심장 모양의 단백질을 형성한다. 각 도메인은 공통적인 구조 모티프를 가지는 두 개의 서브도메인의 산물이다. 인체 혈청 알부민의 리간드 결합 주요 영역은 서브도메인 IIA와 IIIA의 소수성 공간에 위치하며, 이들은 유사한 화학적 특성을 나타낸다. 구조적으로 혈청 알부민은 유사하며, 각 도메인은 5개 또는 6개의 내부 이황화 결합을 포함한다.

5. 임상적 의의

알부민은 간에서 합성되므로 임상병리검사에서 간 기능의 중요한 지표로 사용된다.

5.1. 임상 검사

혈청 알부민 농도(Alb)는 간 기능을 평가하는 지표로 사용되며, Alb로 표기되기도 한다. 건강한 사람의 혈청 알부민 기준치는 약 3.8~5.3g/dL이다. 알부민 농도가 낮으면 간 질환이나 영양실조를 의심할 수 있다.

알부민/글로불린 비율(A/G 비율)도 간 기능의 중요한 임상병리검사 항목이다. A/G 비율의 기준 범위는 1.2~2.0이다. 기준치는 측정 방법, 기관에 따라 다를 수 있다.

5.2. 임상 응용

알부민은 필수 아미노산인 트립토판, 메티오닌, 이소류신이 부족하므로, 아미노산 보충에는 아미노산 제제를 사용해야 한다.

현재 사람 알부민 의약품으로는 헌혈 유래의 것이 있다. 유전자 재조합 제제는 2022년에 판매 중지되었다.

6. 법의학적 이용

전 세계적으로 일부 한약에는 멸종위기에 처한 야생 동식물종의 국제거래에 관한 협약 (CITES) 규정에 따라 금지된 야생 곰의 쓸개가 들어 있다. 일반적인 임신 진단 키트와 유사한 딥 스틱이 개발되어 한약 제품에서 곰 알부민의 존재를 검출하여 곰의 쓸개가 제조에 사용되었는지 확인할 수 있다.

7. 용어

알부민(albumin)은 라틴어: albumen에서 유래하였으며, "(달걀) 흰자; 건조된 달걀 흰자"를 의미한다.