테트라하이드로폴산
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1. 개요
테트라하이드로폴산은 다이하이드로폴산 환원효소에 의해 다이하이드로폴산으로부터 생성되는 물질로, 아미노산과 핵산의 합성 등 다양한 반응에서 보조 인자로 작용한다. 단일 탄소 부분의 운반체 역할을 하며, 10-폼일테트라하이드로폴산과 같은 형태에서 탄소 원자를 제공한다. 메토트렉세이트는 테트라하이드로폴산 생성을 저해하며, 테트라하이드로폴산 부족은 거대적혈모구빈혈을 유발할 수 있다. 또한 폼이미노글루탐산을 글루탐산으로 전환하는 과정에 관여하여 히스티딘 양을 감소시킨다.
테트라하이드로폴산은 생체 내에서 필수적인 조효소로서, 다양한 물질대사 경로에 관여한다. 주로 다이하이드로폴산이 다이하이드로폴산 환원효소에 의해 환원되어 생성된다. 이 과정은 사람과 세균에서 약간 다른 경로를 통해 이루어지며, 특히 세균의 합성 경로는 특정 항생제의 작용 표적이 된다.
테트라하이드로폴산은 생체 내 여러 필수 대사 과정에 관여하는 중요한 보조 인자이다. 특히 아미노산 및 핵산 합성과 같은 동화작용 반응에서 핵심적인 역할을 수행하며, 단일 탄소 단위를 운반하는 기능도 담당한다.[7] 이러한 기능은 세포의 정상적인 성장과 기능 유지에 필수적이며, 부족할 경우 거대적혈모구빈혈과 같은 건강 문제가 발생할 수 있다.[7][8]
2. 물질대사
생성된 테트라하이드로폴산은 1탄소 단위를 운반하는 다양한 형태로 전환되어 아미노산 합성, 퓨린 합성, 피리미딘 합성 등 생명 유지에 필수적인 여러 생화학 반응에 참여한다.
2. 1. 사람에서 합성
테트라하이드로폴산은 다이하이드로폴산 환원효소에 의해 다이하이드로폴산으로부터 생성된다. 이 반응은 메토트렉세이트에 의해 저해될 수 있다.[6][1]
생성된 테트라하이드로폴산은 세린 하이드록시메틸트랜스퍼레이스에 의해 5,10-메틸렌테트라하이드로폴산으로 전환된다.
2. 2. 세균에서 합성
많은 세균은 다이하이드로프테로산 생성효소를 이용해 다이하이드로프테로산이라는 분자를 만든다. 이 분자는 사람에게는 특별한 기능이 없지만, 세균의 생존에는 필요하다.
설폰아미드 계열 항생제는 바로 이 다이하이드로프테로산 생성효소를 표적으로 삼는다. 설폰아미드 항생제는 세균이 다이하이드로프테로산을 만드는 데 필요한 물질인 PABA의 전구체와 경쟁하여 효소의 작용을 방해한다. 이를 통해 세균의 테트라하이드로폴산 합성을 막아 항균 효과를 나타낸다.
3. 기능
3. 1. 단일 탄소 단위 운반
테트라하이드로폴산은 많은 반응, 특히 아미노산과 핵산의 합성(또는 동화작용)에서 보조 인자로 작용한다.[7] 또한, 단일 탄소 부분, 즉 메틸기, 메틸렌기, 메테닐기, 폼일기, 폼이미노기와 같이 탄소 원자 1개를 포함하는 작용기를 운반하는 분자 역할을 한다. 10-폼일테트라하이드로폴산과 같이 단일 탄소 부분과 결합하면, 테트라하이드로폴산은 이 탄소 원자 하나를 가진 작용기를 다른 분자에 전달하는 공여체 역할을 수행한다. 테트라하이드로폴산은 다른 과정에서 생성된 폼알데하이드를 분해하여 이러한 추가 탄소 원자를 얻는다. 이 단일 탄소 부분들은 DNA 합성을 위한 전구체를 형성하는 데 중요하다. 테트라하이드로폴산(FH4)이 부족하면 거대적아구성 빈혈이 생길 수 있다.[7]
메토트렉세이트, 피리메타민, 트라이메토프림과 같은 약물들은 다이하이드로폴산 환원효소에 대한 효소 저해제로 작용하여 생성되는 테트라하이드로폴산의 양을 감소시킨다. 이는 거대적아구성 빈혈을 초래할 수 있다.
테트라하이드로폴산은 폼이미노글루탐산을 글루탐산으로 전환하는 데 관여한다. 이는 탈카복실화 및 단백질 합성에 사용 가능한 히스티딘의 양을 감소시킬 수 있으므로, 소변의 히스타민과 폼이미노글루탐산이 감소할 수 있다.[8]
3. 2. 거대적혈모구빈혈
테트라하이드로폴산(FH4)이 부족하면 거대적혈모구빈혈이 생길 수 있다.[7] 메토트렉세이트는 피리메타민 또는 트라이메토프림과 같이 다이하이드로폴산 환원효소에 대한 저해제로 작용하여 생성되는 테트라하이드로폴산의 양을 감소시킨다. 이것은 거대적혈모구빈혈을 초래할 수 있다.
3. 3. 기타 기능
테트라하이드로폴산(THF)은 여러 중요한 생화학 반응, 특히 아미노산과 핵산의 합성과 같은 동화작용 과정에서 필수적인 보조 인자로 기능한다. 또한, THF는 단일 탄소 단위를 운반하는 역할을 하는데, 이는 메틸기, 메틸렌기, 메테닐기, 폼일기, 폼이미노기와 같이 탄소 원자 하나를 포함하는 작용기를 의미한다. 예를 들어, 10-폼일테트라하이드로폴산 형태로 단일 탄소 단위와 결합하면, 이 작용기를 다른 분자에 제공하는 공여체 역할을 수행한다. THF는 다른 생화학 과정에서 생성되는 포름알데하이드를 포획하여 추가적인 탄소 원자를 얻기도 한다. 이렇게 운반되는 단일 탄소 단위는 DNA 합성에 필요한 전구 물질을 만드는 데 매우 중요하다. 따라서 체내에 테트라하이드로폴산이 부족하면 거대적아구성 빈혈과 같은 심각한 건강 문제가 발생할 수 있다.[7]
특정 약물들은 테트라하이드로폴산의 생성을 방해할 수 있다. 예를 들어, 메토트렉세이트, 피리메타민, 트리메토프림과 같은 약물들은 다이하이드로폴산 환원효소(DHFR)의 저해제로 작용하여 THF의 생성을 억제한다. 이러한 약물의 사용은 결과적으로 THF 부족을 유발하여 거대적아구성 빈혈을 초래할 수 있다.
또한, 테트라하이드로폴산은 폼이미노글루탐산(FIGLU)을 글루탐산으로 전환하는 반응에도 관여한다. 이 과정은 히스티딘 대사의 일부로, THF가 부족하면 FIGLU의 전환이 원활하지 않게 된다. 이는 체내에서 탈카복실화나 단백질 합성에 사용될 수 있는 히스티딘의 양에 영향을 줄 수 있으며, 결과적으로 소변으로 배출되는 히스타민이나 FIGLU의 양이 변화할 수 있다.[8]
참조
[1]
논문
Interaction of dihydrofolate reductase with methotrexate: Ensemble and single-molecule kinetics
2002-10-15
[2]
웹사이트
Biochemistry: The One-Carbon Pool: Folate and B12 Metabolism
https://liveonearth.[...]
2020-12-15
[3]
논문
Comparative Assessment of Vitamin-B12, Folic Acid and Homocysteine Levels in Relation to p53 Expression in Megaloblastic Anemia
2016-10-25
[4]
논문
Megaloblastic Anemia and Other Causes of Macrocytosis
2006-09-01
[5]
논문
Histamine formation in guinea-pigs
1965-12
[6]
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LIVEJOURNAL
2020-12-15
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http://www.jphysiol.[...]
1965-12
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