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플라보단백질

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1. 개요

플라보단백질은 플라빈을 보조 인자로 사용하는 효소의 일종이다. 1879년 우유에서 노란색 색소로 처음 분리되었으며, 1930년대에 비타민 B 복합체의 구성 요소로 인식되었다. 플라빈 모노뉴클레오타이드(FMN)와 플라빈 아데닌 다이뉴클레오타이드(FAD)가 플라보단백질의 보조 인자로 사용된다. 아드레노독신 환원효소, 사이토크롬 P450 환원효소, 에피더민 생합성 단백질 EpiD 등이 플라보단백질의 예시이다.

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플라보단백질
기본 정보
FMN 결합 단백질 athal3
단백질군 정보
심볼플라보단백질
이름플라보단백질
PfamPF02441
Pfam 클랜해당 없음
InterProIPR003382
SMART해당 없음
PROSITE해당 없음
MEROPS해당 없음
SCOP1e20
TCDB해당 없음
OPM family해당 없음
OPM protein해당 없음
CAZy해당 없음
CDD해당 없음
참고 문헌
참고 문헌 1Hanukoglu I (2017). Conservation of the Enzyme-Coenzyme Interfaces in FAD and NADP Binding Adrenodoxin Reductase-A Ubiquitous Enzyme. Journal of Molecular Evolution, 85(5), 205–218.
참고 문헌 2Abbas, Charles A.; Sibirny, Andriy A. (2011-06-01). Genetic Control of Biosynthesis and Transport of Riboflavin and Flavin Nucleotides and Construction of Robust Biotechnological Producers. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 75(2), 321–360.
참고 문헌 3Garma, Leonardo D.; Medina, Milagros; Juffer, André H. (2016-11-01). Structure-based classification of FAD binding sites: A comparative study of structural alignment tools. Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics, 84(11), 1728–1747.
참고 문헌 4Lienhart, Wolf-Dieter; Gudipati, Venugopal; Macheroux, Peter (2013-07-15). The human flavoproteome. Archives of Biochemistry and Biophysics, 535(2), 150–162.
참고 문헌 5Macheroux, Peter; Kappes, Barbara; Ealick, Steven E. (2011-08-01). Flavogenomics – a genomic and structural view of flavin-dependent proteins. FEBS Journal, 278(15), 2625–2634.

2. 발견

플라보단백질은 1879년 우유에서 밝은 노란색 색소로 분리되었을 때 처음으로 언급되었다. 처음에는 "락토크롬(lactochrome)"이라고 불렸다.[21][6] 1930년대 초에 이와 같은 색소는 다양한 출처로부터 분리되었으며, 비타민 B 복합체의 구성 요소로 인식되었다. 그 구조는 1935년에 보고되었으며, 리비딜 곁사슬과 공액 고리 시스템의 노란색에서 유래된 리보플라빈이라는 이름이 주어졌다.[21][6]

효소의 보조 인자로 플라빈이 필요하다는 첫 번째 증거는 1935년에 나왔다. 후고 테오렐과 그 동료들은 이전에 세포 호흡에 필수적인 것으로 확인된 밝은 노란색의 효모의 효소가 주효소와 밝은 노란색 색소로 분리될 수 있음을 보여주었다. 주효소나 색소만으로는 NADH의 산화를 촉매할 수 없었지만, 이 둘을 혼합하면 효소 활성이 회복되었다. 그러나 분리된 색소를 리보플라빈으로 대체하면 분광법으로는 구별할 수 없었고 효소 활성도 회복하지 못했다. 이것으로서 연구된 단백질이 효소 촉매 활성을 위해 리보플라빈이 아니라 플라빈 모노뉴클레오타이드(FMN)를 필요로 한다는 사실을 발견했다.[21][22][6][7]

D-아미노산 산화효소에 대한 유사한 실험을 통해[23][8] 효소에 의해 사용되는 두 번째 형태의 플라빈인 플라빈 아데닌 다이뉴클레오타이드(FAD)가 확인되었다.[24][9]

3. 예

아드레노독신 환원효소는 척추동물의 스테로이드 호르몬 합성에 관여하며, 후생동물과 원핵생물에 널리 분포한다.[16][1] 사이토크롬 P450 환원효소는 소포체에 위치한 사이토크롬 P450 단백질의 산화환원 파트너이다.[25][26][10][11] 에피더민 생합성 단백질인 EpiD는 FMN과 결합하는 플라보단백질로, 에피더민의 C-말단 메소-란싸이오닌의 시스테인 잔기에서 2개의 환원 당량을 제거하여 -C=C- 이중 결합을 형성하는 것을 촉매한다.[27][12] 다이하이드록시다이피콜린산으로부터 다이피콜린산의 형성을 촉매하는 효소인 다이피콜린산 생성효소의 B 사슬,[28][13] 페닐아크릴산 탈카복실화효소() 및 효모에서 신남산에 대해 내성을 부여하는 효소,[29][14] 광수용체 및 크립토크롬과 같은 빛 감지 단백질[15] 등이 플라보단백질 계열에 포함된다.

3. 1. 주요 플라보단백질

아드레노독신 환원효소는 척추동물의 스테로이드 호르몬 합성에 관여하며, 후생동물과 원핵생물에 널리 분포한다.[16][1] 사이토크롬 P450 환원효소는 소포체에 위치한 사이토크롬 P450 단백질의 산화환원 파트너이다.[25][26][10][11] 에피더민 생합성 단백질인 EpiD는 FMN과 결합하는 플라보단백질로, 에피더민의 C-말단 메소-란싸이오닌의 시스테인 잔기에서 2개의 환원 당량을 제거하여 -C=C- 이중 결합을 형성하는 것을 촉매한다.[27][12] 다이하이드록시다이피콜린산으로부터 다이피콜린산의 형성을 촉매하는 효소인 다이피콜린산 생성효소의 B 사슬,[28][13] 페닐아크릴산 탈수소효소() 및 효모에서 신남산에 대해 내성을 부여하는 효소,()[29][14] 광수용체 및 크립토크롬과 같은 빛 감지 단백질[15] 등이 플라보단백질 계열에 포함된다.

3. 2. 추가 예시 (한국 관련 연구)

스테로이드 호르몬 합성에 관여하는 아드레노독신 환원효소는 척추동물 뿐만 아니라 후생동물과 원핵생물에도 널리 분포한다.[16] 사이토크롬 P450 환원효소는 소포체에 위치한 시토크롬 P450 단백질의 산화환원 파트너이다.[25][26] 에피더민 생합성 단백질인 EpiD는 FMN과 결합하는 플라보단백질로, 에피더민의 C-말단 메소-란싸이오닌의 시스테인 잔기에서 2개의 환원 당량을 제거하여 -C=C- 이중 결합을 형성하는 반응을 촉매한다.[27] 다이하이드록시다이피콜린산으로부터 다이피콜린산 형성을 촉매하는 효소인 다이피콜린산 생성효소의 B 사슬,[28] 탈수소효소() 및 효모에서 신남산에 대해 내성을 부여하는 효소[29] 등도 플라보단백질 계열에 속한다.

4. 참고 문헌

참조

[1] 논문 Conservation of the Enzyme-Coenzyme Interfaces in FAD and NADP Binding Adrenodoxin Reductase-A Ubiquitous Enzyme
[2] 논문 Genetic Control of Biosynthesis and Transport of Riboflavin and Flavin Nucleotides and Construction of Robust Biotechnological Producers 2011-06-01
[3] 논문 Structure-based classification of FAD binding sites: A comparative study of structural alignment tools 2016-11-01
[4] 논문 The human flavoproteome 2013-07-15
[5] 논문 Flavogenomics – a genomic and structural view of flavin-dependent proteins 2011-08-01
[6] 논문 The chemical and biological versatility of riboflavin http://www.biochemso[...]
[7] 논문 Preparation in pure state of the effect group of yellow enzymes
[8] 논문 Isolation of the prosthetic group of the amino acid oxydase
[9] 논문 Nucleotides. Part XXV. A synthesis of flavin?adenine dinucleotide
[10] 논문 NADPH P450 oxidoreductase: Structure, function, and pathology of diseases https://www.scienced[...] 2013-05-01
[11] 논문 Biased cytochrome P450-mediated metabolism via small-molecule ligands binding P450 oxidoreductase 2021-04-15
[12] 논문 Purification and characterization of EpiD, a flavoprotein involved in the biosynthesis of the lantibiotic epidermin
[13] 논문 Cloning, DNA Sequence, Functional Analysis and Transcriptional Regulation of the Genes Encoding Dipicolinic Acid Synthetase Required for Sporulation in Bacillus subtilis
[14] 논문 PAD1 encodes phenylacrylic acid decarboxylase which confers resistance to cinnamic acid in Saccharomyces cerevisiae
[15] 논문 Flavoprotein Photochemistry: Fundamental Processes and Photocatalytic Perspectives https://pubs.acs.org[...] 2022-05-05
[16] 논문 Conservation of the Enzyme-Coenzyme Interfaces in FAD and NADP Binding Adrenodoxin Reductase-A Ubiquitous Enzyme
[17] 논문 Genetic Control of Biosynthesis and Transport of Riboflavin and Flavin Nucleotides and Construction of Robust Biotechnological Producers 2011-06-01
[18] 논문 Structure-based classification of FAD binding sites: A comparative study of structural alignment tools 2016-11-01
[19] 논문 The human flavoproteome 2013-07-15
[20] 논문 Flavogenomics – a genomic and structural view of flavin-dependent proteins 2011-08-01
[21] 논문 The chemical and biological versatility of riboflavin http://www.biochemso[...]
[22] 논문 Preparation in pure state of the effect group of yellow enzymes
[23] 논문 Isolation of the prosthetic group of the amino acid oxydase
[24] 논문 Nucleotides. Part XXV. A synthesis of flavin?adenine dinucleotide
[25] 논문 NADPH P450 oxidoreductase: Structure, function, and pathology of diseases https://www.scienced[...] 2013-05-01
[26] 논문 Biased cytochrome P450-mediated metabolism via small-molecule ligands binding P450 oxidoreductase https://www.nature.c[...] 2021-04-15
[27] 논문 Purification and characterization of EpiD, a flavoprotein involved in the biosynthesis of the lantibiotic epidermin
[28] 논문 Cloning, DNA Sequence, Functional Analysis and Transcriptional Regulation of the Genes Encoding Dipicolinic Acid Synthetase Required for Sporulation in Bacillus subtilis
[29] 논문 PAD1 encodes phenylacrylic acid decarboxylase which confers resistance to cinnamic acid in Saccharomyces cerevisiae



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