스핑고지질

3. 포유류 스핑고지질 대사

스핑고지질은 ''de novo''(새로운) 합성과 분해 경로를 통해 대사된다. ''De novo''로 생성된 세라마이드는 스핑고지질 네트워크의 중심이며, 세라마이드 키나아제에 의해 인산화되어 세라마이드-1-인산이 되거나, 글루코실세라마이드 합성효소 또는 갈락토실세라마이드 합성효소에 의해 배당화될 수 있다. 또한 스핑고미엘린 합성효소에 의해 포스포릴콜린 머리 그룹이 첨가되어 스핑고미엘린으로 전환될 수 있고, 이 과정에서 다이아실글리세롤이 생성된다. 세라마이드는 세라미다아제에 의해 분해되어 스핑고신을 형성할 수 있으며, 스핑고신은 다시 인산화 및 탈인산화 과정을 거쳐 스핑고신-1-인산과 스핑고신이 될 수 있다.^[15]

3. 1. ''De novo'' 합성

3. 2. 분해 경로

4. 포유류 스핑고지질의 기능

스핑고지질은 원형질막의 지질 이중층 바깥층을 형성하여 유해한 환경 요인으로부터 세포를 보호하는 역할을 한다. 스핑고지질은 기계적으로 안정하고 화학적 저항성이 있다. 특정 복합 글리코스핑고지질은 세포 인식 및 신호 전달에 관여한다. 세포 인식은 주로 스핑고지질의 물리적 특성에 의존하는 반면, 신호 전달은 글리코스핑고지질의 글리칸 구조와 주변 세포의 지질 또는 단백질과의 상호작용을 포함한다.

최근 연구에 따르면 세라마이드 및 스핑고신-1-인산과 같은 단순한 스핑고지질 대사 산물은 세포자멸사, 증식, 스트레스 반응, 괴사, 염증, 자가포식, 노화, 세포 분화 등 다양한 생리 현상에 관여하는 중요한 신호 전달 매개체로 밝혀졌다.^{[17][18][19][20][21]} 세라마이드 기반 지질은 세포막에서 자체 응집하여 덜 유동적인 상을 형성하는데, 이를 "지질 뗏목"이라고 한다. 지질 뗏목은 원래 막 수송 과정에서 막 단백질을 정렬하는 역할을 하는 것으로 제안되었으나, 최근 연구에서는 신호 전달 과정에서 조직 기능에 더 큰 영향을 미치는 것으로 보고 있다.^[22]

스핑고지질은 소포체에서 합성되기 시작하여 골지체에서 합성이 완료되지만, 원형질막과 엔도솜에 많이 존재하며 다양한 기능을 수행한다.^[23] 스핑고지질의 수송은 소포와 세포질 내 단량체 수송을 통해 일어난다. 스핑고지질은 미토콘드리아와 소포체에는 거의 존재하지 않지만, 원형질막 지질의 20-35 몰 분획을 구성한다.^[24]

실험 동물을 대상으로 한 연구에서 스핑고지질 섭취는 대장암 발암 억제, LDL 콜레스테롤 감소, HDL 콜레스테롤 증가 효과를 나타냈다.^[25]

5. 효모 스핑고지질

효모는 포유류 시스템에 비해 단순한 스핑고지질 대사 경로를 가지므로, 스핑고지질 연구의 모델 생물로 자주 사용된다. 이 단세포 생물은 포유류 세포보다 유전적으로 다루기 쉽고, 균주 라이브러리를 통해 다양한 연구를 할 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 효모는 ''사카로미세스 세레비지애''와 ''분열 효모''이며, 병원성 효모인 ''칸디다 알비칸스''에서도 연구가 진행된다.

복잡한 스핑고지질의 구조적 기능 외에도, 스핑고이드 염기인 피토스핑고신과 디하이드로스핑고신(스핑가닌)은 ''사카로미세스 세레비지애''에서 중요한 신호 역할을 한다. 이러한 효과에는 엔도사이토시스, 유비퀴틴 의존적 단백질 분해(및 영양소 섭취 조절^[27]), 세포 골격 역학, 세포 주기, 번역, 번역 후 단백질 변형 및 열 스트레스 반응 조절이 포함된다.^[28] 또한 Slm1p 및 Slm2p를 통한 포스파티딜이노시톨 (4,5)-비스포스페이트 신호 전달과 칼시뉴린에 의한 스핑고지질 대사의 조절이 최근에 밝혀졌다.^[29] 복합 스핑고지질 합성과 포스파티딜이노시톨 키나아제 Stt4p 및 지질 포스파타제 Sac1p에 의한 포스파티딜이노시톨 4-인산의 순환 사이의 상호 작용도 연구되었다.^[30]

6. 식물 스핑고지질

고등 식물은 동물과 곰팡이보다 더 다양한 종류의 스핑고지질을 함유하고 있다.

7. 스핑고지질 관련 질환 (스핑고지질증)

스핑고지질증으로 알려진 스핑고지질 대사 장애에는 여러 종류가 있다. 이 그룹의 주요 구성원은 니만-픽병, 파브리병, 크라베병, 고셔병, 테이-삭스병 및 색소성 백질이영양증이다. 이 질환들은 일반적으로 상염색체 열성 유전 방식으로 유전되지만, 파브리병은 X 염색체 연관 유전으로 유전된다. 스핑고지질증은 전체적으로 약 1만 명당 1명꼴로 발생하지만, 아슈케나지 유대인과 같은 특정 집단에서는 더 흔하게 발생한다. 효소 대체 요법은 주로 파브리병과 고셔병 치료에 사용 가능하며, 이 유형의 스핑고지질증 환자는 성인이 되어서도 건강하게 살 수 있다. 다른 유형의 경우, 유아기에 발병하면 보통 1~5세에 사망하지만, 청소년기나 성인기에 발병하는 형태는 비교적 경미하게 진행될 수 있다.

스핑고지질은 프로타신 단백질(Fxn)과도 관련이 있는데, 이 단백질이 부족하면 프리드리히 운동실조증(FRDA)이 발생한다. 쥐의 신경계에서 Fxn이 손실되면 철/스핑고지질/PDK1/Mef2 경로가 활성화되는데, 이는 해당 메커니즘이 진화적으로 보존되었음을 의미한다. 또한, FRDA 환자의 심장에서도 스핑고지질 수치와 PDK1 활성이 증가하여, 유사한 경로가 FRDA에 영향을 미치는 것으로 추정된다. 다른 연구에 따르면 파리의 신경계에 철이 축적되면 스핑고지질 합성이 증가하고, 이는 다시 3-포스포이노시티드 의존성 단백질 키나아제-1(Pdk1)과 근육 세포 증강 인자-2(Mef2)를 활성화하여 성체 광수용체의 신경 퇴행을 유발한다.

스핑고지질은 파킨슨병(PD)에서 신경 세포 생존에 중요한 역할을 하며, 뇌에서의 이화 작용 경로 변화는 뇌척수액과 혈액 조직에서 부분적으로 나타나 진단에 활용될 가능성이 있다.

8. 식품 속 스핑고지질

스핑고지질은 콩, 달걀, 버터, 크림, 고구마, 닭고기, 치즈 등 다양한 식품에 존재한다.^[36][37]

스핑고지질은 다른 지질과 비교하면 소화 흡수율이 낮다. 특히, 스핑고당지질은 흡수율이 매우 낮아 거의 흡수되지 않는다.

참조

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