히루딘
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1. 개요
히루딘은 거머리가 분비하는 강력한 항응고 단백질로, 혈액 응고 과정에서 트롬빈의 작용을 억제한다. 65개의 아미노산으로 구성되어 있으며, 트롬빈의 활성 부위에 결합하여 혈전 형성을 방지한다. 히루딘은 혈액 질환 치료, 피부 혈종 및 얕은 정맥류 치료에 사용되며, 재조합 DNA 기술을 통해 대량 생산이 가능하다. 레피루딘, 데시루딘, 비발리루딘 등 히루딘을 기반으로 한 여러 의약품이 개발되었다.
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| 히루딘 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 항응고제 |
| 발견 | 약용 거머리의 침샘 분비물 |
| 작용 기전 | 트롬빈과 결합하여 혈액 응고 방지 |
| 상세 정보 | |
| 설명 | 히루딘은 약용 거머리 (Hirudo medicinalis)의 침샘에서 발견되는 자연 발생적인 펩타이드 혈액 항응고제이다. |
| 역할 | 혈액 응고를 방지하는 데 중요한 역할을 한다. |
| 작용 방식 | 히루딘은 혈액 응고 과정에서 중심적인 역할을 하는 트롬빈 효소에 결합하여 트롬빈의 작용을 억제한다. |
| 특징 | 히루딘은 트롬빈에 대한 가장 강력한 자연적 억제제이다. |
| 역사 | |
| 발견 | 1884년 독일의 생리학자 카를 야코비가 발견 |
| 최초 분리 | 1950년대 후반 |
| 최초 상업적 생산 | 1990년대 (유전자 재조합 기술 이용) |
| 구조 | |
| 분자량 | 약 7 kDa (65개의 아미노산으로 구성된 단백질) |
| 특징적인 부분 | N-말단 도메인: 트롬빈 활성 부위와 결합 C-말단 도메인: 트롬빈 엑소시트 1과 결합 |
| 안정성 | 높은 열 안정성 |
| 작용 기전 | |
| 트롬빈 저해 | 히루딘은 트롬빈의 활성 부위와 엑소시트 1 모두에 결합하여 트롬빈의 기질 결합 및 활성화를 억제한다. |
| 혈액 응고 방지 | 트롬빈 저해를 통해 피브리노겐이 피브린으로 전환되는 것을 막아 혈액 응고를 방지한다. |
| 생산 | |
| 전통적 생산 | 약용 거머리에서 추출 (매우 낮은 수율) |
| 유전자 재조합 생산 | 효모, 대장균 등을 이용하여 대량 생산 현재 상업적으로 이용되는 대부분의 히루딘은 유전자 재조합 방식으로 생산된다. |
| 임상적 응용 | |
| 적응증 | 심부 정맥 혈전증 (DVT) 예방 및 치료 폐색전증 예방 및 치료 불안정형 협심증 및 심근 경색 치료 혈액 투석 시 항응고제 수술 후 혈전증 예방 |
| 장점 | 높은 특이성 및 효능 ATIII (항트롬빈 III) 의존성 없음 단점: 주사 투여 필요 출혈 위험 증가 드물게 알레르기 반응 |
| 약물 상호 작용 | |
| 병용 금기 | 다른 항응고제 (예: 와파린, 헤파린) 와 병용 시 출혈 위험이 크게 증가할 수 있다. |
| 주의 사항 | 항혈소판제 (예: 아스피린, 클로피도그렐) 와 병용 시 출혈 위험 증가에 주의해야 한다. |
| 부작용 | |
| 주요 부작용 | 출혈 (가장 흔한 부작용) |
| 기타 부작용 | 알레르기 반응 (드물게 발생) 주사 부위 반응 혈소판 감소증 (매우 드물게 발생) |
| 기타 | |
| 관련 연구 | 히루딘 유사체 및 새로운 항응고제 개발 연구 진행 중 |
2. 구조
히루딘은 65개의 아미노산으로 구성된 분자량 약 7kD의 단백질이다. 3개의 이황화 결합을 포함하는 N-말단 도메인과 무질서한 C-말단 도메인으로 구성된다.[5][6] C-말단 도메인은 트롬빈의 음이온 결합 엑소사이트와 정전기적 상호작용을 한다. 천연 히루딘은 다양한 단백질 동형체의 혼합물이지만, 재조합 DNA 기술을 통해 균일한 제제 생산이 가능하다.[8] 등전점은 pH 4.0이며, 물, 생리적 식염수, 피리딘 등에는 잘 녹지만 알코올, 에테르, 아세톤 등에는 잘 녹지 않는다.
2. 1. 상세 구조
아미노산 잔기 1-3번은 트롬빈의 잔기 214-217번과 평행한 베타 가닥을 형성하며, 잔기 1번의 질소 원자는 세린-195 O 감마 원자와 수소 결합을 형성한다.[7] C-말단 도메인은 트롬빈의 음이온 결합 엑소사이트와 수많은 정전기적 상호작용을 하며, 마지막 5개의 잔기는 많은 소수성 접촉을 형성하는 나선 고리에 위치한다.[7]3. 생물학적 활성
거머리에서 추출되는 히루딘은 혈액 응고 과정에서 중요한 역할을 하는 트롬빈을 선택적으로 억제하여 혈액 응고를 막는다.[9] 천연 히루딘은 65개의 아미노산으로 구성되어 있으며, 분자량은 약 7kD이다. 등전점은 pH 4.0이며, 물, 생리적 식염수, 피리딘 등에는 잘 녹지만 알코올, 에테르, 아세톤 등에는 잘 녹지 않는다.
히루딘은 항트롬빈과 유사하게 트롬빈의 활성을 억제하지만, 활성화된 트롬빈에만 특이적으로 작용한다는 차이점이 있다. 이러한 특성 덕분에 히루딘은 혈전증 예방 및 치료에 사용될 수 있으며, 헤파린보다 출혈 빈도가 낮다는 장점이 있다.
3. 1. 항응고 메커니즘
히루딘의 항응고 활성은 세린 프로테아제 효소 트롬빈의 응고 촉진 활성을 억제하는 능력에 기반한다.[8] 히루딘은 트롬빈의 가장 강력한 천연 억제제이다. 항트롬빈과 달리 히루딘은 활성화된 트롬빈에만 결합하여 억제하며, 피브리노겐에 대한 특이적 활성을 갖는다.[8]혈액 응고의 최종 단계에서 주요 사건은 트롬빈에 의해 피브리노겐이 피브린으로 전환되는 것이다.[9] 트롬빈은 프로트롬빈으로부터 생성된다. 피브린은 이후 인자 XIII(피브린 안정화 인자)에 의해 가교 결합되어 혈전을 형성한다. 정상적인 혈액 순환에서 트롬빈의 주요 효소 억제제는 항트롬빈이다.[8]
따라서 히루딘은 혈전 및 혈전 형성을 방지하거나 용해하며(즉, 혈전 용해 활성을 갖는다), 헤파린과 같이 더 일반적으로 사용되는 항응고제 및 혈전 용해제보다 장점이 있는데, 다른 혈청 단백질의 생물학적 활성을 방해하지 않고 단백질 복합체 트롬빈에도 작용할 수 있기 때문이다.
4. 의학적 이용
거머리는 수천 년 동안 전신 혈액 제거를 위해 사용되어 왔다. 히루딘은 피부 이식 후 국소 혈액 축적이나 국소 혈액 응고를 제거하는 데 쓰이며, 최근에는 정맥 혈전증 예방 및 치료 등 전신적인 혈액 응고 방지를 위해 시도되고 있다.[1] 헤파린보다 30여 년 전에 발견되었으며, 현재는 유전자 재조합에 의해 대량 생산이 가능하다.
천연 히루딘은 65개의 아미노산으로 구성되어 있으며, 분자량은 7kD 정도이다. 히루딘은 혈액 응고 과정에서 중요한 역할을 하는 트롬빈을 선택적으로 억제하여 신속하게 혈액 응고를 억제한다. 또한 전신성 혈관 내 응고와 혈전 생성을 억제하며 투여 후 출혈 빈도는 헤파린보다 적게 나타난다.[1]
4. 1. 히루딘 기반 의약품
재조합 생명공학을 사용하여 히루딘을 생산하고 정제하는 방법이 개발되면서, 여러 히루딘 기반 항응고 제약 제품이 개발되었다. 주요 제품은 다음과 같다.- 레피루딘(Refludan): 한 개의 아미노산 치환과 Tyr63의 황산기가 제거되었다.[1]
- 데시루딘(Revasc/Iprivask): Tyr63의 황산기가 제거되었다.[1]
- 비발리루딘: 펩타이드 조각이다.[1]
- ''한세눌라''(Hansenula)에서 유래한 재조합 히루딘(Thrombexx, Extrauma)이 있다.[1]
다른 여러 직접 트롬빈 억제제가 히루딘에서 화학적으로 유도된다.[1]
참조
[1]
PDB
4HTC
[2]
논문
IV. On the action of a secretion obtained from the medicinal leech on the coagulation of the blood
[3]
웹사이트
InterPro
https://www.ebi.ac.u[...]
[4]
웹사이트
Clan IM
https://www.ebi.ac.u[...]
[5]
논문
Solution structure of recombinant hirudin and the Lys-47----Glu mutant: a nuclear magnetic resonance and hybrid distance geometry-dynamical simulated annealing study
1989-03
[6]
논문
Conformation of recombinant desulfatohirudin in aqueous solution determined by nuclear magnetic resonance
1989-05
[7]
논문
The structure of a complex of recombinant hirudin and human alpha-thrombin
1990-07
[8]
논문
Refined structure of the hirudin-thrombin complex
1991-09
[9]
논문
Thrombin and antithrombotics
[10]
PDB
4HTC
[11]
웹사이트
血液・呼吸器内科のお役立ち情報:ヒルジン:抗トロンビン薬(2)
http://www.3nai.jp/w[...]
[12]
웹사이트
血液・呼吸器内科のお役立ち情報:ヒルジン:吸血虫ヒルの唾液内にある宝物。
http://www.3nai.jp/w[...]
[13]
웹사이트
蛭の効果 【健食ナビ】
http://www.kenshoku-[...]
[14]
웹사이트
医龍4第3話 - フジテレビ
http://www.fujitv.co[...]
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