삭시톡신

3. 근원

삭시톡신은 해수 와편모충류의 일종인 ''Alexandrium'' spp., ''Gymnodinium'' spp., ''Pyrodinium'' spp. 등이나 담수 시아노박테리아, ''Anabaena'' spp., ''Aphanizomenon'' spp., ''Cylindrospermopsis'' spp. 등이 생산한다. 이런 플랑크톤을 먹이로 하는 연체동물(복족류, 이매패류 등)이나 갑각류, 극피동물 등이 먹이활동을 하면서 축적된다.^[42]

복어 외에 마비성 패독의 대표적인 성분으로, 주로 이매패류인 홍합, 굴, 바지락, 가리비 등의 중장선에 축적되는 경우가 있다. 또한, 보소 반도 이남의 갯바위에 흔히 분포하는 갯게과(말똥성게)의 게는 근육에 축적될 수 있다. 파나마산 독화살개구리도 삭시톡신을 보유하고 있는 것으로 보고되었다.^[36]

; 독소 제거에 관한 연구

: 삭시톡신 분해 능력을 가진 엔테로박터속의 미생물 균체를 포함하는 먹이를 독소를 가진 조개에 주어 제거하는 연구가 진행되고 있다.^[37]

3. 1. 복어와 삭시톡신

4. 작용 기전

삭시톡신은 전압 개폐 나트륨 이온 통로에 특이적, 가역적으로 반응하는 신경독이다.^[43][44] 강력한 자연독 중 하나로 신경 세포의 나트륨 통로에 반응하여 정상적인 기능을 저해하고 마비를 일으킨다. 삭시톡신은 나트륨 통로 단백질의 구멍에 가역적으로 결합하여 통로가 열리지 못하게 막고 나트륨 이온이 세포막 안으로 들어오는 것을 막는다. 이는 신경 세포가 신호를 전달하는 역할을 수행하지 못하게 하고 해당하는 신경이 작용하는 몸의 기능이 차단되어 결과적으로 마비를 일으킨다.^[3][43][44]

5. 생합성

삭시톡신의 생합성은 복잡해 보이지만, 서로 다른 두 계, 실제로 서로 다른 역에 속하는 해양 와편모조류와 담수 시아노박테리아 (남세균) 종에서 이러한 독소를 생성할 수 있다. 와편모조류의 독소 생성에 대한 지배적인 이론은 시아노박테리아와의 공생 상리 공생을 통한 것이었지만, 와편모조류 자체가 삭시톡신 합성에 필요한 유전자를 가지고 있다는 증거가 나타났다.^[19]

삭시톡신 생합성은 박테리아에서 처음으로 설명된 비-테르펜 알칼로이드 경로이지만, 삭시톡신 생합성의 정확한 메커니즘은 여전히 본질적으로 이론적인 모델이다. 기질이 효소에 결합하는 정확한 메커니즘은 여전히 알려져 있지 않으며, 삭시톡신 생합성에 관여하는 유전자는 추정적이거나 최근에야 확인되었다.^[19][20]

시아노박테리아에서 Sxt 유전자 클러스터(sxt)를 이용한 최근 반응 순서는 다음과 같다.^[20]

# 아실 캐리어 단백질 (ACP)에 아세틸-CoA에서 아세테이트가 로딩되는 것으로 시작하여 중간체 1을 생성한다.

# 그 다음 SxtA가 아세틸-ACP를 메틸화하고, 이는 프로피오닐-ACP로 전환되어 중간체 2를 생성한다.

# 나중에, 또 다른 SxtA는 프로피오닐-ACP와 아르기닌 사이에서 클레이젠 축합 반응을 수행하여 중간체 4와 중간체 3을 생성한다.

# SxtG는 아르기닌에서 중간체 4의 α-아미노기로 아미디노기를 전달하여 중간체 5를 생성한다.

# 중간체 5는 SxtBC에 의해 역-알돌 유사 축합을 거쳐 중간체 6을 생성한다.

# SxtD는 중간체 6의 C-1과 C-5 사이에 이중 결합을 추가하여 중간체 7에서 C-5와 C-6 사이에 1,2-H 이동을 일으킨다.

# SxtS는 이중 결합의 에폭시화를 수행하여 중간체 8을 생성한 다음 에폭사이드를 알데히드로 열어 중간체 9를 형성한다.

# SxtU는 STX 중간체 9의 말단 알데히드기를 환원시켜 중간체 10을 형성한다.

# SxtIJK는 중간체 10의 자유 수산기에 카바모일기를 전달하여 중간체 11을 형성한다.

# SxtH와 SxtT는 SxtV 및 SxtW 유전자 클러스터와 함께 C-12의 연속적인 수산화를 수행하여 삭시톡신을 생성하고 STX 생합성 경로를 종결한다.

6. 독성 및 중독

삭시톡신은 기니피그에게 매우 유독하며, 근육 주사 시 5μg/kg만으로도 치명적이다. 마우스의 치사량 (LD50)은 투여 경로에 따라 다르다. 정맥 주사는 3.4μg/kg, 복강 내 주사는 10μg/kg, 경구 투여는 263μg/kg이다. 사람의 경구 LD50은 5.7μg/kg이므로 삭시톡신 약 0.57mg을 섭취하면 치명적이며, 주사로 투여할 경우 치사량은 이의 10분의 1 수준(0.6μg/kg)이다. 에어로졸화된 삭시톡신의 사람 흡입 독성은 5mg·min/m3으로 추정된다. 삭시톡신은 열린 상처를 통해서도 체내로 들어갈 수 있으며, 이 경로를 통한 치사량은 50μg/person으로 제시되었다.

삭시톡신의 의학적 및 환경적 중요성은 오염된 조개류와 특정 어류의 섭취에서 비롯되며, 이는 와편모조류 또는 시아노박테리아에서 독소를 농축할 수 있기 때문이다.

6. 1. 중독 증상

6. 2. 치료

7. 생화학 무기로서 이용

삭시톡신은 극도로 낮은 LD50 값을 가지고 있어 무기화에 대한 논의가 있었다. 과거 미군에 의해 화학 무기로 개발되었고, 군사적 이용을 고려하는 단계까지 논의되었다.^[46] 삭시톡신은 공개적인 군사적 임무 뿐만 아니라 CIA의 비밀 임무도 염두에 두고 개발된 것으로 알려져 있다.^[47] 개발된 무기 비축분 중에는 삭시톡신이나 보툴리늄 독소 혹은 둘 다의 혼합물이 발려 있는 탄약이 있었다.^[48]

1969년 미국의 리처드 닉슨 대통령이 생물전을 금지하면서 삭시톡신이 포함된 미국 내 무기들은 폐기되었고 관련 무기의 개발 또한 중지되었다.^[49] 그러나 1975년 CIA는 닉슨의 명령에도 불구하고 소량의 삭시톡신과 코브라 독을 보유하고 있었다고 보고했고 이후 폐기되거나 연구자들에게 분배되었다.^[47]

삭시톡신은 화학 무기 금지 협약의 목록 1 화학물질로 관리되고 있다.

8. 관련 법규

1969년 닉슨 대통령의 생물학전 금지 이후, 미국의 삭시톡신 비축분은 파괴되었고, 삭시톡신의 군사 무기 개발은 중단되었다.^[29] 1975년, CIA는 의회에 닉슨의 명령을 어기고 소량의 삭시톡신과 코브라 독을 보관했으며, 이후 파괴되거나 연구자에게 배포되었다고 보고했다.^[27]

화학 무기 금지 조약의 일정 1 물질 목록에 등재되어 있다. 미국 군은 삭시톡신을 분리하여 화학 무기 지정 ''TZ''를 부여했다.^[30] 화학무기의 금지 및 특정 물질의 규제 등에 관한 법률에 의해 특정 물질로 지정되어 제조, 사용, 소지 등이 엄격하게 규제되고 있다.

참조

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