마이크로솜

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1. 개요
2. 신호 가설
- 2.1. 신호 가설의 정의와 의의
- 2.2. 신호 가설과 관련된 추가 설명
3. 무세포 단백질 합성 (Cell-free Protein Synthesis)
- 3.1. 무세포 단백질 합성과 마이크로솜의 관계
- 3.2. 마이크로솜으로의 단백질 압출
4. 펄스-체이스 실험 (Pulse-Chase experiments)
- 4.1. 펄스-체이스 실험과 마이크로솜의 역할
- 4.2. 공역 번역 전위 (Cotranslational translocation)
5. 마이크로솜의 분리 및 활용
6. 마이크로솜 트리글리세라이드 전송 단백질 (MTP)
- 6.1. MTP의 기능 및 관련 질환
- 6.2. MTP의 추가 기능
7. 인간 간 마이크로솜 및 S9 분획을 이용한 약물 대사 연구
- 7.1. 인간 간 마이크로솜과 S9 분획의 비교
참조

1. 개요

마이크로솜은 세포 균질화 후 조면 소포체의 분해로부터 형성되는 작은 닫힌 소포 형태의 구조체이다. 1971년 귄터 블로벨과 데이비드 D. 사바티니는 mRNA가 소포체 막을 가로질러 이동하도록 설계된 단백질에 특이적인 펩타이드 서열을 암호화한다는 신호 가설을 제기했으며, 마이크로솜은 무세포 단백질 합성, 펄스-체이스 실험 등 다양한 생명과학 연구에 활용된다. 마이크로솜은 차등 원심 분리를 통해 분리되며, 사이토크롬 P450(CYP)의 대사 활성 분석과 시험관 내 약물 대사 연구에 중요한 역할을 한다. 또한, 마이크로솜 트리글리세라이드 전송 단백질(MTP)과 관련된 연구도 진행되어 지질 및 지단백질 항상성, 대사 질환과의 연관성이 밝혀졌다.

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마이크로솜
기본 정보
학문 분야	세포생물학
발견자	알베르 클로드
발견 연도	1940년대 후반
정의
정의	세포 파쇄 후 원심 분리 과정에서 얻어지는 소포체 조각
기능	약물 대사, 단백질 합성 등 다양한 세포 기능 수행
구성 성분
주요 성분	인지질, 단백질
관련 세포 소기관	소포체, 리보솜
형성 과정
형성 과정	세포 파쇄 시 소포체가 파편화되어 형성
연구 활용
활용 분야	약물 대사 연구, 단백질 연구 등

2. 신호 가설

단백질이 세포 내 특정 위치로 이동하는 과정을 설명하는 신호 가설(Signal hypothesis^eng)은 1971년 귄터 블로벨과 데이비드 사바티니에 의해 처음 제안되었다. 이 가설은 특정 단백질을 암호화하는 mRNA에 목적지 정보를 담은 독특한 펩타이드 서열, 즉 '신호 서열'이 존재한다고 설명한다.

2. 1. 신호 가설의 정의와 의의

신호 가설은 1971년 귄터 블로벨과 데이비드 사바티니에 의해 처음 제기되었다. 이 가설의 핵심 내용은 mRNA가 소포체 막을 통과하도록 만들어진 단백질에 특정한 아미노산 서열, 즉 신호 서열(신호 펩타이드)을 암호화한다는 것이다.

이 신호 서열은 단백질 합성이 진행 중인 활성 리보솜을 소포체 막 표면으로 이끄는 역할을 한다. 또한, 새로 만들어지는 폴리펩타이드 사슬이 소포체 막을 통과하여 내부 공간으로 들어가거나 막 자체에 자리 잡을 수 있도록 돕는다.

신호 가설은 처음에는 분비 단백질이 소포체로 이동하는 과정을 설명하기 위해 제시되었지만, 이후 모든 세포 내 소기관과 특정 위치로 단백질을 보내는 신호를 포함하는 개념으로 확장되었다. 이는 단순히 분비 단백질의 표적화를 밝히는 것을 넘어, 단백질이 세포 내 특정 위치로 이동하는 원리를 설명하는 위치 결정 신호라는 개념을 처음으로 제시했다는 점에서 중요한 의의를 가진다. 신호 가설이 등장하기 전까지는, 폴리펩타이드 사슬 자체에 담긴 정보가 세포 내에서 단백질의 최종 위치를 결정할 수 있다는 생각은 거의 받아들여지지 않았다.

2. 2. 신호 가설과 관련된 추가 설명

신호 가설은 단백질이 세포 내 특정 위치로 이동하는 과정을 설명하는 중요한 개념이다. 1971년 귄터 블로벨과 데이비드 사바티니는 특정 단백질, 특히 소포체 막을 통과해야 하는 단백질을 암호화하는 mRNA에 목적지 정보를 담은 독특한 펩타이드 서열, 즉 '신호 서열'이 존재한다고 주장하며 이 가설을 처음 제안했다. 이 신호 서열은 단백질 합성이 진행 중인 리보솜을 소포체 막 표면으로 유도하고, 새로 만들어지는 폴리펩타이드 사슬이 막을 가로질러 이동할 수 있는 조건을 만든다.

이 가설은 분비 단백질의 표적화를 넘어 모든 세포 내 소기관과 위치에 대한 신호가 존재할 수 있다는 개념으로 일반화되었다. 이는 '위치 생성 신호'라는 혁신적인 아이디어를 처음 제시한 것으로, 단백질 표적화 연구에 큰 영향을 미쳤다. 신호 가설 등장 이전에는 폴리펩타이드 사슬 자체에 암호화된 정보가 세포 내에서 해당 단백질의 위치를 결정할 수 있다는 생각은 거의 상상하기 어려웠다.

3. 무세포 단백질 합성 (Cell-free Protein Synthesis)

마이크로솜은 무세포 단백질 합성 실험에서 단백질의 소포체 내강으로의 이동 및 가공 과정을 연구하는 데 필수적인 요소이다. 단백질 합성 시 마이크로솜이 존재하면, 특정 단백질(특히 분비 단백질)은 합성됨과 동시에 마이크로솜 내부로 들어가 신호 서열이 제거되는 과정을 거쳐 성숙해진다. 마이크로솜이 없으면 이러한 동시 번역 수송 및 신호 서열 제거 과정이 일어나지 않는다. 단백질이 마이크로솜 내부로 성공적으로 이동(압출)했는지 여부는 프로테아제 저항성, 당화 여부, 신호 펩티데이스에 의한 절단 등을 통해 확인할 수 있다.

3. 1. 무세포 단백질 합성과 마이크로솜의 관계

마이크로솜은 무세포 단백질 합성과 밀접한 관련이 있다. 마이크로솜이 없는 상태에서 무세포 단백질 합성을 진행하면, 합성된 단백질은 마이크로솜 안으로 들어갈 수 없으며, 나중에 마이크로솜 막을 추가해도 단백질의 신호 서열은 제거되지 않는다.

반면, 마이크로솜이 존재하는 상태에서 무세포 단백질 합성을 하면, 단백질이 합성되면서 동시에 마이크로솜 안으로 운반되는 동시 번역 수송이 일어난다. 이 과정에서 단백질의 신호 서열이 제거되어 성숙한 단백질 사슬이 만들어진다. 특히 분비 단백질의 경우, 단백질 합성 과정에서 마이크로솜이 있어야만 신호 서열이 제거되는데, 이는 분비 단백질이 마이크로솜에 통합되기 때문이다. 만약 단백질 합성이 완료된 후에 마이크로솜을 첨가하면 단백질 수송은 일어나지 않는다.

마이크로솜에서 결합된 리보솜을 제거한 상태에서 무세포 단백질 합성 과정을 연구하여 소포체 신호 서열에 대한 구체적인 정보들을 밝혀내기도 했다.

합성된 단백질이 마이크로솜 안으로 제대로 들어갔는지(압출되었는지)는 몇 가지 방법으로 확인할 수 있다.

단백질이 프로테아제(단백질 분해 효소)에 저항성을 보이는지 확인한다. 마이크로솜 내부에 있는 단백질은 프로테아제로부터 보호받지만, 세제를 처리하여 마이크로솜 막을 파괴하면 프로테아제에 의해 분해된다.
마이크로솜 내부에 존재하는 효소에 의해 단백질이 당화되었는지 확인한다.
신호 펩티데이스가 마이크로솜 내부의 N-말단 신호 펩티드를 절단하여 단백질의 크기가 작아졌는지 확인한다.

3. 2. 마이크로솜으로의 단백질 압출

마이크로솜으로 단백질이 압출되었는지 확인하는 몇 가지 방법이 있다. 압출된 단백질은 마이크로솜 내부에 위치하므로 외부의 프로테아제에 의해 분해되지 않는 저항성을 보인다. 하지만 마이크로솜 막을 용해시키는 세제를 처리하면 프로테아제 저항성이 사라진다. 또한, 마이크로솜 내부에 존재하는 효소에 의해 단백질이 당화되는 현상도 단백질 압출의 증거가 될 수 있다. 마지막으로, 마이크로솜 내부의 신호 펩티데이스가 단백질 앞부분(N-말단)의 신호 펩티드를 잘라내어 단백질의 크기가 작아지는 것 역시 단백질 압출을 시사한다.

무세포 단백질 합성 실험을 통해 단백질 압출 과정을 더 자세히 이해할 수 있다. 마이크로솜이 없는 상태에서 단백질 합성을 진행하면, 합성된 단백질은 마이크로솜 내부로 들어가지 못한다. 이 상태에서 나중에 마이크로솜을 추가해도 신호 서열은 제거되지 않는다. 반면, 단백질 합성이 일어나는 동안 마이크로솜이 존재하면, 단백질은 만들어짐과 동시에 마이크로솜 내부로 이동(동시 번역 수송)하며 신호 서열이 제거되어 성숙한 단백질 사슬이 만들어진다. 특히 분비 단백질의 경우, 마이크로솜에 통합되어야만 신호 서열이 제거된다. 만약 단백질 합성이 모두 끝난 후에 마이크로솜을 첨가하면 단백질 수송은 일어나지 않는다. 이는 단백질이 마이크로솜 내부로 이동하기 위해서는 번역 과정과 동시에 수송이 이루어져야 함을 보여준다. 이러한 연구는 소포체 신호 서열의 작동 방식에 대한 구체적인 정보를 제공했다.

4. 펄스-체이스 실험 (Pulse-Chase experiments)

마이크로솜은 펄스-체이스 실험에서 중요한 역할을 수행한다. 이 실험은 분비되는 단백질이 소포체 막을 통과하여 내부 공간으로 이동하는 과정을 밝히는 데 목적이 있다. 실제 세포 내 소포체는 복잡하게 얽혀 있어 온전하게 분리하기 어렵기 때문에, 세포를 균질화하여 얻는 마이크로솜이 실험에 유용하게 사용된다. 마이크로솜은 소포체의 주요 생화학적 특성을 유지하고 있어, 시험관 내에서 소포체의 기능을 연구하는 데 적합하다.^[3]

펄스-체이스 실험을 통해, 리보솜에서 합성된 분비 단백질이 소포체 막을 통과하여 마이크로솜 내부로 들어간다는 사실이 증명되었다. 이는 단백질이 세포질 쪽에서 합성됨에도 불구하고 막을 가로질러 이동함을 보여준다. 이 과정은 단백질 합성이 완료되기 전에 막 통과가 시작되는 공역 번역 전위(cotranslational translocation) 메커니즘을 통해 이루어진다.^[3] 실험에 사용되는 마이크로솜은 차등 원심 분리 방법을 통해 다른 세포 소기관들로부터 분리 및 농축된다. 이처럼 마이크로솜은 시험관 내에서 소포체의 활동, 특히 단백질 생합성 및 이동 과정을 연구하는 데 필수적인 도구로 활용된다.

4. 1. 펄스-체이스 실험과 마이크로솜의 역할

마이크로솜은 펄스-체이스 실험에서도 중요한 역할을 수행한다. 이 실험은 분비되는 단백질이 정제된 막을 통해 소포체 막을 가로질러 이동한다는 사실을 밝혀냈다. 단백질 이동 과정을 연구하기 위해서는 소포체를 다른 세포 소기관과 분리하는 것이 필수적이었지만, 소포체는 매우 섬세하고 서로 얽혀 있는 구조 때문에 온전한 형태로 분리하기가 매우 어렵다.

이러한 어려움 속에서 마이크로솜이 중요한 대안으로 떠올랐다. 마이크로솜은 세포를 균질화하는 과정에서 조면 소포체가 조각나면서 형성되는 작은 소포(vesicle)이다. 이 소포의 바깥쪽 표면에는 리보솜이 붙어 있다. 마이크로솜은 소포체의 주요 생화학적 특성을 대부분 유지하므로, 소포체 자체를 분리하기 어려운 실험 환경에서 소포체를 대신하여 유용하게 사용될 수 있었다.

펄스-체이스 실험에서 마이크로솜을 프로테아제로 처리한 결과, 리보솜에서 새로 합성된 폴리펩타이드 사슬이 프로테아제에 의해 분해되지 않고 마이크로솜 내부 공간(내강)에서 보호된 상태로 발견되었다. 이는 단백질이 소포체 막의 세포질 쪽에서 합성됨에도 불구하고, 막을 통과하여 소포체 내부로 성공적으로 이동했음을 보여주는 강력한 증거이다.

추가 실험을 통해, 분비 단백질이 마이크로솜 내강으로 들어가려면 단백질 합성이 시작되고 첫 70개 정도의 아미노산 서열이 번역되기 전에 마이크로솜이 있어야 한다는 사실이 밝혀졌다. 이 시점에는 약 40개의 아미노산이 리보솜 밖으로 나와 있고, 나머지 30개 정도는 리보솜 내부 통로에 있다. 이러한 현상은 공동 번역 전위(cotranslational translocation)라는 개념으로 설명된다. 이는 분비 단백질이 아직 리보솜에 붙어 있고 합성이 완료되지 않은 상태에서 소포체 내강으로 이동(전위)하는 과정이 동시에 일어난다는 의미이다.^[3]

실험에 사용할 마이크로솜은 차등 원심 분리 방법으로 다른 세포 구성 요소들로부터 분리하고 농축할 수 있다. 세포 전체나 세포핵, 미토콘드리아처럼 크고 무거운 구조물은 상대적으로 낮은 원심력(예: 10,000 g)에서도 쉽게 가라앉는다. 반면, 마이크로솜(조각난 소포체)과 가용성 효소는 상층액에 남는다. 이후 더 높은 원심력(예: 100,000 g)을 가하면 마이크로솜이 침전물 형태로 분리된다. 이렇게 분리된 마이크로솜은 펄스-체이스 실험처럼 시험관 내에서 소포체의 기능을 연구하는 데 쓰인다.

결론적으로 마이크로솜은 시험관 내 환경에서 소포체의 활동을 모방하며, 특히 막에서의 단백질 생합성 및 이동 과정을 연구하는 데 필수적인 도구로 쓰인다. 이를 통해 과학자들은 복잡한 세포 내 소포체에서 단백질이 만들어지고 이동하는 과정을 시험관 환경에서 재구성하여 상세히 이해할 수 있게 되었다.

4. 2. 공역 번역 전위 (Cotranslational translocation)

분비 단백질이 마이크로솜 내강으로 들어가기 위해, 단백질 합성이 시작되고 처음 약 70개의 아미노산이 번역되기 전에 마이크로솜이 도입되어야 한다는 것이 실험을 통해 밝혀졌다. 이 시점에서 40개의 아미노산이 리보솜에서 튀어나오고, 그 다음 30개의 아미노산은 리보솜 채널에 있다. 공역 번역 전위는 분비 단백질이 리보솜에 여전히 결합되어 있고 완전히 합성되지 않은 상태에서 소포체 내강으로의 수송이 시작된다고 설명한다.^[3]

5. 마이크로솜의 분리 및 활용

마이크로솜은 펄스-체이스 실험과 같은 연구에서 중요한 역할을 한다. 이 실험은 분비 단백질이 소포체 막을 가로질러 이동함을 보여주었는데, 마이크로솜은 소포체의 생화학적 특성을 가지면서 분리가 용이하여 연구에 활용되었다. 세포를 균질화하면 조면 소포체가 분해되면서 리보솜이 붙어 있는 작은 소포 형태의 마이크로솜이 형성된다. 연구를 통해 단백질이 소포체 막의 세포질 쪽에서 만들어짐에도 불구하고 마이크로솜 내부로 이동한다는 사실과, 이러한 이동(공역 번역 전위)이 단백질 합성이 완료되기 전에 시작된다는 점이 밝혀졌다.^[3]

마이크로솜은 차등 원심 분리 방법을 통해 다른 세포 성분들로부터 분리하고 농축할 수 있다. 낮은 속도의 원심 분리로는 세포 핵이나 미토콘드리아 같은 큰 소기관들을 제거하고, 더 높은 속도의 원심 분리로는 마이크로솜을 침전시켜 분리한다. 이 과정을 통해 마이크로솜에 풍부한 사이토크롬 P450(CYP) 효소도 함께 농축된다. 분리된 마이크로솜은 헴 때문에 적갈색을 띤다.^[3]

이렇게 분리된 마이크로솜은 다양한 연구에 활용된다. 특히 사이토크롬 P450의 대사 활성을 분석하는 데 필수적이다. 연구 목적에 따라 특정 CYP를 다량 확보하기 위해 Sf9 곤충 세포, 효모, ''대장균'' 등에서 이종 발현 기술을 이용해 마이크로솜을 인공적으로 만들기도 한다.^[4]^[5] 마이크로솜은 화합물의 대사 과정(효소 억제, 청소율, 대사 산물 식별 등)을 연구하고 시험관 내(in vitro)에서 약물 상호작용을 검사하는 데 유용하게 사용된다. 또한, 시험관 내에서 소포체의 기능을 모방하여 막에서의 단백질 생합성 과정을 연구하는 데에도 활용된다.^[6]

5. 1. 차등 원심 분리

마이크로솜은 차등 원심 분리 방법을 통해 다른 세포 구성 요소들로부터 분리하고 농축할 수 있다. 먼저 세포 용액을 10,000 g (지구 중력 가속도)로 원심 분리하면, 크고 무거운 세포소기관인 온전한 세포, 세포 핵, 미토콘드리아 등이 침전된다. 이때 사이토크롬 P450(CYP)를 포함하는 가용성 효소와 조각난 소포체(ER)는 용액(상등액)에 그대로 남아 있다.

다음으로, 이 상등액을 100,000 g와 같이 더 빠른 속도로 원심 분리하면, 조각난 소포체, 즉 마이크로솜이 침전물(펠렛)로 분리된다. 가용성 효소는 여전히 상등액에 남아 있게 된다. 이러한 과정을 통해 마이크로솜 내의 사이토크롬 P450가 효과적으로 농축 및 분리된다. 분리된 마이크로솜은 헴 단백질을 포함하고 있어 적갈색을 띤다. 마이크로솜은 사이토크롬 P450의 대사 활성을 분석하는 데 필수적인데, 이는 여러 단백질 요소로 구성된 시스템이 필요하기 때문이다.^[3] 이러한 사이토크롬 P450는 쥐, 생쥐, 인간의 간에 특히 풍부하지만, 다른 기관이나 생물에서도 발견된다.

특정 사이토크롬 P450를 포함하거나 높은 농도의 활성 효소를 얻기 위해, Sf9 곤충 세포나 효모에서 이종 발현 기술을 이용하여 마이크로솜을 인공적으로 만들기도 한다. 또한, 전체 또는 일부 절단된 단백질을 ''대장균''에서 발현시키는 방법도 사용된다.^[4]^[5] 이렇게 얻어진 마이크로솜은 시험관 내(in vitro) 연구에서 유용하게 사용된다. 화합물의 대사 과정(효소 억제, 청소율, 대사 산물 식별)을 조사하거나 약물 간의 상호작용을 검사하는 데 중요한 도구이다. 연구자들은 특정 사이토크롬 P450의 효소 활성 수준에 따라 적합한 마이크로솜 로트(lot)를 선택하여 사용하기도 한다. 예를 들어, 특정 집단(흡연자 또는 비흡연자의 폐 마이크로솜 등)을 연구하거나, 억제 및 대사체학 연구에 필요한 목표 사이토크롬 P450 활성 수준을 가진 로트를 사용한다.

마이크로솜은 시험관 내에서 소포체의 기능을 모방하여 막에서의 단백질 생합성과 같은 과정을 연구하는 실험에도 사용되어, 과학자들이 세포 내 소포체에서 단백질이 어떻게 만들어지는지 시험관 내에서 재구성하여 연구할 수 있게 한다. 키퍼 등의 연구에서는 인간 간 마이크로솜과 인간 간세포를 비교하여 시험관 내 시스템에서의 대사 안정성 및 억제 연구 활용 방법을 조사했다. 이 비교를 통해 대사, 수동 투과성, 수송체 메커니즘의 유사점과 차이점을 밝혔다. 연구 결과, 수동 투과성은 인간 간세포의 대사 및 효소 억제에 중요하며, P-gp 유출은 상대적으로 작은 역할을 하는 것으로 나타났다. 또한, 간 마이크로솜은 간세포보다 더 높은 고유 청소율을 보일 때 시험관 내 청소율 예측에 더 효과적임이 밝혀졌다.^[6]

5. 2. 사이토크롬 P450 (CYP) 연구

마이크로솜은 차등 원심 분리를 통해 다른 세포 소기관들로부터 분리하고 농축할 수 있다. 먼저 세포 균질액을 10,000 g(g는 지구 중력 가속도)로 원심분리하면 온전한 세포, 세포핵, 미토콘드리아 등이 침전물로 가라앉는다. 이때 상등액에는 사이토크롬 P450 (CYP)를 포함하는 가용성 효소와 조각난 소포체(ER)가 남아있게 된다. 이 상등액을 다시 100,000 g로 더 빠르게 원심분리하면, 소포체 조각들이 뭉쳐진 마이크로솜이 펠렛 형태로 가라앉고, 가용성 효소는 여전히 상등액에 남는다. 이러한 과정을 통해 마이크로솜 내의 사이토크롬 P450을 농축하고 분리할 수 있다. 분리된 마이크로솜은 헴 단백질의 존재 때문에 적갈색을 띤다. 사이토크롬 P450은 여러 단백질 요소가 함께 작용하는 복합 시스템이므로, 그 대사 활성을 분석하기 위해서는 마이크로솜 형태로 분리하는 것이 필수적이다. 이러한 CYP 효소는 특히 쥐, 생쥐, 인간의 간에 매우 풍부하게 존재하지만, 다른 모든 기관과 생물체에서도 발견된다.

연구 목적에 따라 특정 CYP를 포함하거나 고농도의 활성 효소를 가진 마이크로솜이 필요할 때는 Sf9 곤충 세포나 효모에서 이종 발현 기술을 이용해 인공적으로 만들기도 한다. 또는 대장균 (''E. coli'')에서 전체 또는 일부 절단된 단백질을 발현시켜 얻을 수도 있다.^[4]^[5] 이렇게 준비된 마이크로솜은 화합물의 대사 과정(예: 효소 억제 효과, 청소율, 대사 산물 확인)을 연구하거나, ''시험관 내'' (in vitro) 실험을 통해 약물 간의 상호작용을 검사하는 데 매우 유용한 도구로 활용된다. 연구자들은 실험 목적에 맞춰 특정 CYP의 효소 활성 수준을 기준으로 마이크로솜 로트(lot, 생산 단위)를 선택하기도 한다. 예를 들어, 특정 집단(흡연자 또는 비흡연자의 폐 마이크로솜)을 연구하거나, 약물 억제 및 대사체학 연구에 필요한 특정 CYP 활성 수준을 만족하는 로트를 선별하여 사용한다.

키퍼(Kieper) 등의 연구에서는 인간 간 마이크로솜과 인간 간세포를 사용하여 시험관 내 시스템에서의 대사 안정성과 약물 억제 효과를 비교 분석했다. 이 연구는 두 시스템의 유사점과 차이점을 통해 대사, 수동적 막 투과성, 약물 수송체 등의 메커니즘을 밝히는 데 기여했다. 연구 결과, 수동적 막 투과성은 인간 간세포에서의 대사 및 효소 억제에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났으며, P-당단백질(P-gp)에 의한 약물 유출은 상대적으로 적은 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 또한, 간 마이크로솜은 간세포보다 더 높은 고유 청소율 값을 보일 경우, 시험관 내 실험에서 실제 청소율을 더 정확하게 예측하는 경향이 있음이 밝혀졌다.^[6]

5. 3. 시험관 내 약물 대사 연구

특정 사이토크롬 P450(CYP)를 포함하거나 고농도의 활성 효소를 얻기 위해, 마이크로솜은 Sf9 곤충 세포나 효모에서의 이종 발현을 통해 준비될 수 있다. 또한, 전체 또는 절단된 단백질을 ''대장균''에서 발현시키는 방법도 사용된다.^[4]^[5]

이렇게 준비된 마이크로솜은 화합물의 대사(효소 억제, 청소율 및 대사 산물 식별)를 조사하고, ''시험관 내'' 연구를 통해 약물 상호 작용을 검사하는 데 유용한 도구로 활용된다. 연구자들은 종종 특정 CYP의 효소 활성 수준을 기준으로 마이크로솜 로트(lot, 생산 단위)를 선택한다. 예를 들어, 특정 집단(흡연자 또는 비흡연자의 폐 마이크로솜 등)을 연구하거나, 억제 및 대사체학 연구에 필요한 목표 CYP 활성 수준을 충족하는 로트를 선택하여 사용하기도 한다.

키퍼(Keeper) 등의 연구에서는 인간 간 마이크로솜과 인간 간세포를 이용하여 시험관 내 시스템에서의 대사 안정성 및 억제를 비교 분석하였다. 이 연구는 두 시스템 간의 유사점과 차이점을 통해 대사, 수동 투과성, 수송체 메커니즘을 이해하는 데 도움을 준다. 연구 결과, 수동 투과성은 인간 간세포의 대사 및 효소 억제에 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌으며, P-gp 유출은 상대적으로 작은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 간 마이크로솜은 간세포보다 더 높은 고유 청소율 값을 보일 때, 시험관 내 청소율 예측에 더 효과적인 것으로 확인되었다.^[6]

6. 마이크로솜 트리글리세라이드 전송 단백질 (MTP)

Iqbal, Jahangir, 그리고 Al-Qarni은 마이크로솜 트리글리세라이드 전송 단백질(MTP)을 연구했다. MTP는 소포체에 존재하는 단백질로, 중성 지질을 새로 생성된 아포지단백질 B로 전달하여 아포B 함유 지단백질의 조립 및 분비에 영향을 미친다. MTP 유전자의 돌연변이는 아포B 함유 지단백질의 순환 부족과 관련 있으며, 이는 무베타지단백혈증과 같은 질환으로 이어진다.^[7] MTP는 전반적인 지질 및 지단백질의 항상성 유지에 기여하며, 특정 병태생리학적 상태 및 대사 질환과 연관되어 있다.^[7]

6. 1. MTP의 기능 및 관련 질환

마이크로솜 트리글리세라이드 전송 단백질(MTP)은 소포체에 존재하는 단백질로, 주요 기능은 중성 지질을 새로 생성된 아포지단백질 B(아포B)로 전달하는 것이다. 이 과정은 아포B를 포함하는 지단백질의 조립과 분비에 영향을 미친다.

MTP 유전자의 돌연변이는 아포B 함유 지단백질의 순환 부족을 야기하며, 이는 무베타지단백혈증과 같은 질환과 관련이 있다. 따라서 MTP에 대한 연구는 이러한 질환을 이해하고 치료하는 데 중요하다.

이 외에도 MTP는 콜레스테롤 에스터 및 분화 클러스터 1d(CD1d)의 생합성에 관여하며, 스핑고지질을 아포B 함유 지단백질로 전달하는 능력도 가지고 있다. MTP는 전반적인 지질 및 지단백질의 항상성 유지에 기여하며, 특정 병리 생리적 상태 및 대사 질환과 연관되어 있다.^[7]

6. 2. MTP의 추가 기능

마이크로솜 트리글리세라이드 전송 단백질(MTP)은 중성 지질을 새로 생성된 아포지단백질 B로 전달하는 기본적인 역할 외에도 여러 추가적인 기능을 수행한다. MTP는 콜레스테롤 에스터의 생합성 과정에 관여하며, 면역 반응에 관여하는 분자인 분화 클러스터 1d(CD1d)의 생성에도 역할을 한다. 또한, 세포막의 구성 요소인 스핑고지질을 아포지단백질 B를 포함하는 지단백질으로 전달하는 능력도 가지고 있다. 이러한 기능들을 통해 MTP는 체내 지질 및 지단백질의 항상성 유지에 기여하며, 특정 병태생리학적 상태나 대사 질환과 관련이 있는 것으로 알려져 있다.^[7]

7. 인간 간 마이크로솜 및 S9 분획을 이용한 약물 대사 연구

Iqbal, Jahangir, 그리고 Al-Qarni은 MTP를 연구했다. MTP는 소포체에 존재하는 단백질로, 중성 지질을 새로 생성된 아포지단백질 B로 전달하는 데 도움을 준다. MTP는 아포B 함유 지단백질의 조립 및 분비에 영향을 미치므로, MTP 돌연변이가 있는 무베타지단백혈증 환자 연구에 중요하다. 이러한 MTP 돌연변이는 아포B 함유 지단백질의 순환 부족과 관련이 있다. MTP는 또한 콜레스테롤 에스터 및 분화 클러스터 1d(CD1d) 생합성에 관여하며, 스핑고지질을 아포B 함유 지단백질로 전달하는 것도 MTP의 기능 중 하나이다. MTP는 지질 및 지단백질의 항상성 유지에 기여하며, 특정 병태생리학적 상태 및 대사 질환과 관련이 있다.^[7]

7. 1. 인간 간 마이크로솜과 S9 분획의 비교

Wang 등은 인간 간 마이크로솜 및 인간 간 S9 분획을 사용하여 시험관 내에서 약물 대사를 연구했다. 이 연구는 약물 대사 효소와 수송체 단백질 농도에서 인간 간 마이크로솜과 인간 간 S9 분획 간에 유의미한 차이가 있음을 발견했다. 이 두 간 제제와 관련된 이러한 약물 대사 효소 및 수송체의 단백질-단백질 상관 관계가 결정되었다.^[8]

참조

_[1] 서적 Biochemistry https://archive.org/[...] Wiley
_[2] 논문 Spatial expression of the genome: the signal hypothesis at forty 2011-04-13
_[3] 서적 Molecular Cell Biology W.H. Freeman
_[4] 논문 Heterologous expression of human cytochromes P450 2D6 and CYP3A4 in Escherichia coli and their functional characterization
_[5] 논문 Co-expression of human cytochrome P4501A1 (CYP1A1) variants and human NADPH-cytochrome P450 reductase in the baculovirus/insect cell system
_[6] 논문 Mechanistic insights on clearance and inhibition discordance between liver microsomes and hepatocytes when clearance in liver microsomes is higher than in hepatocytes https://pubmed.ncbi.[...] 2022-11-29
_[7] 논문 Microsomal triglyceride transfer protein: From lipid metabolism to metabolic diseases https://pubmed.ncbi.[...] 2022-11-29
_[8] 논문 Comparative proteomics analysis of human liver microsomes and S9 fractions https://pubmed.ncbi.[...] 2022-11-29

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