포스포글리세르산 변위효소
1. 개요
포스포글리세르산 변위효소는 3-포스포글리세르산에서 2-포스포글리세르산으로 인산기를 이동시키는 반응을 촉매하는 효소이다. 이 효소는 대부분의 생물체에서 발견되며, 동질효소는 근육, 뇌 등 조직에 따라 다르게 분포한다. 포스포글리세르산 변위효소에 의해 촉매되는 반응은 깁스 자유 에너지가 작아 해당과정의 주요 조절 지점은 아니며, 특정 음이온 분자들에 의해 억제될 수 있다. 사람에게서 포스포글리세르산 변위효소 결핍은 글리코젠 축적병 X형을 유발하며, 이는 근육통, 경련, 근육 괴사 등을 특징으로 하는 대사 근육병이다.
| 이름 | 포스포글리세르산 변위효소 |
|---|---|
| EC 번호 | 5.4.2.1 |
| 영어 | phosphoglycerate mutase, PGM |
|---|
| EC 번호 | 5.4.2.11 |
|---|---|
| EC 번호 | 5.4.2.12 |
| 이름 | 포스포글리세르산 변위효소 1 (뇌) |
|---|---|
| 심볼 | PGAM1 |
| 대체 심볼 | PGAMA |
| EntrezGene | 5223 |
| OMIM | 172250 |
| RefSeq | NM_002629 |
| UniProt | P18669 |
| EC 번호 | 5.4.2.11 |
| 염색체 | 10 |
| 팔 | q |
| 띠 | 25.3 |
| 이름 | 포스포글리세르산 변위효소 2 (근육) |
|---|---|
| 심볼 | PGAM2 |
| EntrezGene | 5224 |
| OMIM | 261670 |
| RefSeq | NM_000290 |
| UniProt | P15259 |
| EC 번호 | 5.4.2.11 |
| 염색체 | 7 |
| 팔 | p |
| 띠 | 13 |
-
EC 5.4.2 -
비스포스포글리세르산 변위효소
비스포스포글리세르산 변위효소는 1,3-비스포스포글리세르산을 2,3-비스포스포글리세르산으로 전환하는 반응을 촉매하며, 헤모글로빈과 결합하여 산소 방출을 촉진하는 효소이다. -
EC 5.4.2 -
포스포글루코뮤테이스
포스포글루코뮤테이스는 포도당 6-인산과 포도당 1-인산의 상호 전환을 촉매하여 글리코겐 생성 및 분해에 중요한 효소이며, 결핍 시 근육 질환이나 선천성 당화 장애를 유발할 수 있다. -
인간 10번 염색체상 유전자 -
PTEN (유전자)
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인간 10번 염색체상 유전자 -
베타-1 아드레날린 수용체
베타-1 아드레날린 수용체는 아드레날린과 노르아드레날린에 반응하며 심장 박동수 증가, 심근 수축력 강화, 레닌 분비 촉진 등 다양한 생리적 역할을 수행하고, Gs 단백질을 활성화하여 심근 세포 내 칼슘 농도를 증가시킨다. -
인간 7번 염색체상 유전자 -
소닉 헤지호그
소닉 헤지호그는 척추동물 발생 시 중추신경계, 뇌, 척수, 사지 형성에 관여하는 형태발생소이며, 유전자 변이는 질병을 유발하고 유모 세포 재생과 진피 지방 생성 조절과 같은 재생 기능도 가지고 있다. -
인간 7번 염색체상 유전자 -
렙틴
렙틴은 지방 세포에서 생성되어 식욕과 에너지 소비를 조절하며, 렙틴 결핍은 비만을 유발하고 렙틴 저항성은 비만 관련 질병의 원인으로 여겨진다.
2. 메커니즘
3-포스포글리세르산 (3PG) + 인산기-효소 → 2,3-비스포스포글리세르산 (2,3BPG) + 효소 → 2-포스포글리세르산 (2PG) + 인산기-효소 반응은 다음과 같이 진행된다.
이 반응의 표준 자유 에너지 변화(ΔG°')는 +1.1 kcal/mol이다.
2.1. 반응 요약
3-포스포글리세르산 (3PG) + 인산기-효소 → 2,3-비스포스포글리세르산 (2,3BPG) + 효소 → 2-포스포글리세르산 (2PG) + 인산기-효소 반응은 다음과 같이 진행된다.
이 반응의 표준 자유 에너지 변화(ΔG°')는 +1.1 kcal/mol이다.
3. 동질효소
포스포글리세르산 뮤테이스는 주로 약 32 kDa의 동일하거나 밀접하게 관련된 소단위체의 2개의 이량체로 존재한다. 포스포글리세르산 뮤테이스는 효모처럼 간단한 생물에서부터 사람에 이르기까지 대부분의 생물체에서 발견되며, 그 구조는 전체적으로 매우 잘 보존되어 있다.
포유류에서 효소 소단위체는 근육-유래 형태(m-타입) 또는 다른 조직(뇌에서 분리된 b-타입)인 것으로 보인다. 이량체로 존재하는 포스포글리세르산 뮤테이스는 전체 분자를 구성하는 소단위체에 따라 3가지 동질효소(mm, bb, mb)로 나뉜다. mm 동질효소는 거의 전적으로 평활근에서 주로 발견된다. mb 동질효소는 심장근 및 골격근에서 발견되며, bb 동질효소는 나머지 조직에서 발견된다. 3가지 동질효소는 모든 조직에서 발견될 수 있지만, 위에서 언급한 분포 장소는 각각의 발견 빈도에 기초한다.
4. 조절
포스포글리세르산 뮤테이스에 의해 촉매되는 반응은 작은 양(+)의 깁스 자유 에너지를 가지며, 가역반응이기 때문에 해당과정의 주요 조절 지점은 아니다.
바나드산, 아세트산, 염화 이온, 인산, 2-포스포글리콜산, N-[트리스(하이드록시메틸)메틸-2-아미노]에테인설포네이트와 같은 음이온 분자들은 보조 인자 의존적 포스포글리세르산 뮤테이스(dPGM)의 뮤테이스 활성을 저해한다. 염의 농도가 증가하면 효소의 포스파테이스의 활성이 증가하고, 뮤테이스의 활성은 억제된다. KCl과 같은 특정 염은 2-포스포글리세르산 및 뮤테이스 활성과 관련하여 경쟁적 저해제이다. 인산 및 2-포스포글리콜산은 기질인 2-포스포글리세르산 및 2,3-비스포스포글리세르산과 관련하여 뮤테이스 활성의 경쟁적 저해제이다.
5. 임상적 중요성
사람에서 포스포글리세르산 뮤테이스를 암호화하는 PGAM2 유전자는 7번 염색체의 짧은 팔에 위치한다. 포스포글리세르산 뮤테이스 결핍은 경증 내지 중등도의 증상을 보이는 희귀 상염색체 열성 유전 질환인 글리코젠 축적병 X형을 유발한다. PGAM1 결핍은 간에, PGAM2 결핍은 근육에 영향을 미친다.
이 질환은 대사 근육병으로, 근육통, 경련, 근육 괴사, 미오글로빈뇨증 등을 유발할 수 있다. 발병기는 유년기에서 성년기 초기로 알려져 있으며, 육체적 노력이나 활동에 대한 불내성, 경련, 근육통 등의 증상이 나타난다. 영구적인 쇠약은 드물고, 진행되지 않으며 예후가 좋다. 포스포글리세르산 뮤테이스(PGAM) 결핍의 특이한 병리학적 특징은 관형 응집체와의 연관성이다.
한국에서는 포스포글리세르산 뮤테이스 결핍증(글리코젠 축적병 X형)에 대한 진단 및 치료법 개발이 진행 중이며, 희귀질환 관리 정책의 대상이 되고 있다.