감마 아미노뷰티르산

3. 분자 구조

GABA는 대부분 쯔비터 이온 형태로 존재한다. 즉, 카복실기는 양성자가 없고, 아미노기는 양성자화되어 있다. GABA의 입체 구조는 환경에 따라 달라진다. 기체 상태에서는 두 작용기 사이의 정전기적 인력으로 인해 고도로 접힌 입체 구조가 매우 선호된다. 양자 화학 계산에 따르면 안정화는 약 50kcal/mol이다.^[38] 고체 상태에서는 아미노 말단에 트랜스 입체 구조, 카복실 말단에 고쉬 입체 구조를 가진 펼쳐진 입체 구조가 발견된다. 이는 인접 분자와의 패킹 상호 작용 때문이다. 용액에서는 용매화 효과의 결과로 접힌 형태와 펼쳐진 형태의 다섯 가지 서로 다른 입체 구조가 발견된다. GABA의 입체 구조적 유연성은 서로 다른 입체 구조로 서로 다른 수용체에 결합하는 것으로 밝혀짐에 따라 생물학적 기능에 중요하다. 제약적 응용 분야가 있는 많은 GABA 유사체는 결합을 더 잘 제어하기 위해 더 굳건한 구조를 가지고 있다.^[39]

4. 역사

감마 아미노뷰티르산(GABA)는 1883년에 처음 합성되었으며, 당시에는 식물과 미생물의 대사 중간생성물로 알려졌다.^[105] 그러나 1950년에 포유류의 중추신경계에 필수적인 요소라는 사실이 발견되었다.^[105]

1950년, 워싱턴 대학교 의과대학의 유진 로버츠와 샘 프랭클은 새롭게 개발된 크로마토그래피 기술을 사용하여 포유류 뇌의 단백질이 없는 추출물을 분석했다. 그 결과, GABA가 글루탐산으로부터 생성되어 포유류 중추 신경계에 축적된다는 것을 발견했다.^[41][42]

7년 후, 캐나다 연구원들은 GABA가 가재 뉴런을 억제하는 뇌 및 척수 추출물(1954년 발견자에 의해 팩터 I이라고 명명됨)의 성분임을 확인했다.^[41][43]

1959년, 가재 근육 섬유의 억제 시냅스에서 GABA가 억제 신경의 자극처럼 작용한다는 것이 밝혀졌다. 신경 자극에 의한 억제와 GABA 적용에 의한 억제는 모두 피크로톡신에 의해 차단된다.^[44]

5. 생합성 및 대사

GABA는 주로 글루탐산 탈카복실화 효소(GAD)를 통해 글루탐산으로부터 합성되며, 피리독살 인산(비타민 B6의 활성 형태)이 보조 인자로 작용한다. 이 과정은 주요 흥분성 신경전달물질인 글루탐산을 주요 억제성 신경전달물질인 GABA로 변환한다.^[45][46] GABA는 푸트레신으로부터 다이아민 산화 효소와 알데히드 탈수소 효소에 의해서도 합성될 수 있다.^[47][48]

GABA 트랜스아미나제 효소는 4-아미노뷰티르산(GABA)과 2-옥소글루타르산(α-케토글루타르산)을 숙신산 세미알데히드와 글루탐산으로 전환하는 반응을 촉매한다. 숙신산 세미알데히드는 이후 숙신산 세미알데히드 탈수소 효소에 의해 산화되어 숙신산이 되고, 이 숙신산은 시트르산 회로에 들어가 에너지원으로 사용된다.^[51]

6. 약리학

GABA 기전은 신경정신약물로서 즉각적인 효과와 지속적인 개선을 위한 옵션으로 사용될 수 있지만, 전문가들은 지속적인 사용에 따른 내성 발생 가능성에 대해 주의를 기울이고 있다. 이러한 맥락에서 만성 질환 개선을 위해서는 면역 체계의 자가 면역 증진을 위한 접근 방식에 한계가 있다는 점도 언급된다.^[108][109]

GABA 수용체의 알로스테릭 조절제로 작용하는 약물(GABA 유사체 또는 'GABA성' 약물)이나 GABA의 이용 가능한 양을 증가시키는 약물은 일반적으로 진정, 항불안 및 항경련 효과를 나타낸다(라모트리진과 동등한 효능, 쥐 연구 기준).^[52][53] 그러나, 이러한 물질들 중 상당수는 전진성 기억 상실 및 후진성 기억 상실을 유발하는 것으로 알려져 있다.^[54]

일반적으로 GABA는 혈액-뇌 장벽을 통과하지 못하지만,^[49] 뇌실 주위 핵과 같이 혈액-뇌 장벽이 효과적이지 않은 뇌의 특정 부위는 전신 주사된 GABA와 같은 약물에 의해 도달할 수 있다.^[56] 경구 투여된 GABA가 인간 성장 호르몬(HGH)의 양을 증가시킨다는 연구 결과도 있다.^[55] 뇌에 직접 주사된 GABA는 개인의 생리에 따라 성장 호르몬 생산에 자극 및 억제 효과를 모두 나타내는 것으로 보고되었다.^[56]

GABA는 쥐에서 세로토닌의 ''N''-아세틸세로토닌(멜라토닌의 전구체)으로의 이화 작용을 향상시킨다.^[58] 따라서 GABA는 멜라토닌 합성에 관여하여 수면 및 생식 기능에 조절 효과를 나타낼 수 있다고 추정된다.^[59]

GABA는 혈액뇌관문을 통과하지 않는 물질로 알려져 있어, 체외에서 GABA를 섭취해도 신경전달물질로 그대로 사용되지 않는다. 혈압을 저하시키는 작용으로 인해 억제성 반응이 나타나기도 한다.^[87] 또한 선충에서는 흥분성 신경전달물질로 기능한다는 사실도 밝혀졌다.^[88]

6. 1. GABA성 약물

• '''GABA_A 수용체 리간드'''

• '''GABA_B 수용체 리간드'''
• 작용제: 바클로펜, 프로포폴, GHB^[77], 페니부트.
• 길항제: 파클로펜, 사클로펜.
• '''GABA 재흡수 억제제''' : 데람시클란, 하이퍼포린, 티아가빈.
• '''GABA 트랜스아미나제 억제제''' : 가바쿨린, 페넬진, 발프로산, 비가바트린, 레몬밤(''Melissa officinalis'')^[78]
• '''GABA 유사체''' : 프레가발린, 가바펜틴^[79], 피카밀론, 프로가비드

7. 식물에서의 GABA

감마 아미노뷰티르산(GABA)은 식물에서도 발견된다.^[81][82] 토마토의 아포플라스트에서 가장 풍부한 아미노산이다.^[83] 또한 식물 세포 신호 전달에 역할을 한다는 증거도 있다.^[84][85]

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