과당 1,6-이중인산가수분해효소

3. 생물종에서의 분포

진핵생물과 세균에서 세 가지 다른 종류의 과당 1,6-이중인산가수분해효소(FBPase I, FBPase II, FBPase III)가 확인되었다.^[39] 고세균에서는 아직 발견되지 않았지만, 최근에 고세균에서 IMPase 활성을 나타내는 새로운 FBPase 부류(FBPase IV)가 확인되었다.^[40]

호열성 고세균과 고호열성 세균인 아퀴펙스 아에올리쿠스(''Aquifex aeolicus'')에서 새로운 FBPase 부류(FBPase V)가 발견되었다.^[41] 이들 부류의 특성화된 구성원들은 과당 1,6-이중인산에 대한 엄격한 기질 특이성을 나타내며 이러한 생물들에서 진정한 FBPase로 제안된다.^[41][42] 구조적 연구에 따르면 FBPase V는 일반적인 5개 층의 α-β-α-β-α 배열과 달리 4개 층의 α-β-β-α 샌드위치를 형성하는 당 인산가수분해효소에 대한 새로운 접힘을 가지고 있다.^[42] 촉매 곁사슬 및 금속 리간드의 배열은 다른 FBPase에 대해 제안된 3-금속 이온 보조 촉매 메커니즘과 일치하는 것으로 밝혀졌다.

후벽균(낮은 GC 함량을 가지고 있는 그람양성세균)에서 발견되는 과당 1,6-이중인산가수분해효소는 다른 생물체의 효소와 유의미한 서열 유사성을 나타내지 않는다. 고초균(''Bacillus subtilis'')의 효소는 AMP에 의해 저해되지만 이는 포스포엔올피루브산에 의해 극복될 수 있으며 Mn²⁺에 의존한다.^[43][44] 이 효소가 결핍된 돌연변이체는 말산 및 글리세롤과 같은 포도당신생합성의 기질에서 여전히 생장할 수 있다.

4. 동면 및 저온 적응

과당 1,6-이중인산가수분해효소(FBPase)는 동면, 동면 유지, 동면으로부터의 각성 및 장기 휴면을 조절하는 데 중요한 역할을 한다.^[45][46][47] 동면 중인 동물의 대사율은 안정시 대사율의 약 1/25로 감소한다.^[46][48] FBPase는 동면 동물에서 변형되어 적정 온도의 동물보다 온도에 더 민감하다.^[45][48]

동면하는 박쥐의 간에 있는 FBPase는 37°C에서보다 5°C에서 기질인 과당 1,6-이중인산(F1,6BP)에 대한 K_m이 75% 감소했다.^[45] 그러나 적정 온도의 박쥐에서는 이 감소가 25%에 불과해 온도 민감도의 차이를 보인다.^[45] AMP, ADP, 무기 인산, 과당 2,6-이중인산 같은 알로스테릭 저해제에 대한 감수성을 조사한 결과, 동면하는 박쥐의 FBPase는 적정 온도의 박쥐보다 저온에서 저해제에 훨씬 더 민감했다.^[45][49][50]

동면 중에는 호흡이 급격히 감소하여 조직에 상대적인 무산소 상태가 발생한다. 무산소 조건은 해당과정을 자극하는 동안 포도당신생합성을 억제하여 FBPase 활성을 감소시킨다.^[51] FBPase의 기질인 과당 1,6-이중인산은 해당과정에서 피루브산 키네이스를 활성화시켜, FBPase 활성이 감소할 때 해당과정을 증가시키고 포도당신생합성을 감소시킨다.

동면 외에도, FBPase 활성은 동면하지 않는 동물의 경우에도 따뜻한 계절과 추운 계절 간에 크게 다르다.^[52] 저온에 노출된 토끼에서 FBPase 활성은 감소하고, 온도가 다시 따뜻해지면 증가한다.^[52] 이는 리소좀의 단백질가수분해효소가 FBPase를 소화하기 때문이며, 추운 기간 동안 더 많이 방출된다.^[52] 단백질 분해 소화를 통한 FBPase 억제는 동면과 유사하게 추운 기간 동안 해당과정에 비해 포도당신생합성을 감소시킨다.^[52]

과당 1,6-이중인산 알돌레이스는 동면 중 해당과정과 포도당신생합성 조절에 중요한 역할을 하는 또 다른 온도 의존성 효소이다.^[48] 알돌레이스는 저온에서 최적 pH가 상향 이동하는 등 FBPase와 유사한 활성 변화를 보인다. 이러한 적응은 FBPase 및 과당 1,6-이중인산 알돌레이스와 같은 효소가 동면 동물의 세포 내 pH 변화를 추적하고 활성 범위를 조절하게 한다.^[48] 알돌레이스는 해당과정의 산물을 증가시켜 무산소 조건에서 FBPase 억제를 보완하고, FBPase 억제는 포도당신생합성 활성을 감소시킨다.^[53]

5. 당뇨병

참조

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