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시트룰린

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1. 개요

시트룰린은 요소 회로의 대사 중간체이며, 아미노산의 일종이다. 시트룰린은 오르니틴과 카바모일 인산으로부터 생성되며, 산화 질소 생성효소에 의해 아르기닌으로부터 부산물로 생성되기도 한다. 시트룰린은 단백질의 번역 후 변형에 관여하며, 혈액 내 시트룰린 농도는 장 기능의 지표로 사용된다. L-시트룰린은 식이 보충제로 사용되며, 혈압 감소, 발기 부전 완화, 운동 능력 향상 등의 효과가 있다고 주장되지만, 과학적 근거는 부족하다.

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시트룰린 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
L-시트룰린2
골격식
츠비터 이온 시트룰린의 공 막대 모델
츠비터 이온 시트룰린의 공 막대 모델
IUPAC 명칭2-아미노-5-(카르바모일아미노)펜탄산
식별
CAS 등록번호627-77-0
CAS 등록번호 (D형)13594-51-9
CAS 등록번호 (L형)372-75-8
PubChem833
PubChem (D형)637599
PubChem (L형)9750
ChemSpider ID810
ChemSpider ID (D형)553200
ChemSpider ID (L형)9367
UNII1OYO2NV4NM
UNII (D형)KNS2VUH6P2
UNII (L형)29VT07BGDA
EINECS 번호211-012-2
DrugBankDB00155
KEGGD07706
MeSH 이름시트룰린
ChEBI18211
ChEMBL444814
IUPHAR 리간드722
Beilstein1725417, 1725415 (D형), 1725416 (L형)
Gmelin774677 (L형)
3DMetB01217
SMILESNC(CCCNC(N)=O)C(O)=O
표준 InChI1S/C6H13N3O3/c7-4(5(10)11)2-1-3-9-6(8)12/h4H,1-3,7H2,(H,10,11)(H3,8,9,12)
표준 InChIKeyRHGKLRLOHDJJDR-UHFFFAOYSA-N
속성
분자식C6H13N3O3
겉모습흰색 결정
냄새무취
LogP-1.373
pKa2.508
pKb11.489
열화학
엔트로피254.4 J K−1 mol−1
열용량232.80 J K−1 mol−1
관련 화합물
다른 알칸산N-아세틸아스파르트산
아세글루타미드
N-아세틸글루탐산
피바가빈
기타 화합물브로미소발
카브로말

2. 생합성

시트룰린은 체내에서 다양한 경로를 통해 생성된다. 요소 회로에서는 오르니틴 트랜스카바밀레이스에 의해 오르니틴카바모일 인산으로부터 생성된다. 또한 산화 질소 생성효소(NOS) 계열 효소에 의해 아르지닌으로부터 생성되기도 한다.[23] 시트룰린은 모낭 상피의 내모근초 및 모수질에서 트라이코히알린 효소에 의해 아르지닌으로부터 생성될 수도 있다.[24] 그 외에도 프롤린, 글루타민/글루탐산의 분해나 비대칭 디메틸아르기닌으로부터 DDAH를 통해서, 그리고 소장의 장세포에서도 생성된다.[2]

2. 1. 요소 회로

오르니틴 트랜스카바밀레이스에 의해 오르니틴카바모일 인산으로부터 생성된다. 시트룰린은 요소 회로의 핵심 반응 중 하나이다.[23] 또한 산화 질소 생성효소(NOS) 계열의 효소들에 의해 촉매되는 반응의 부산물로 아르지닌으로부터 생성된다.[9] 아르지닌은 먼저 ''N''-하이드록실-아르지닌으로 산화된 다음, 산화 질소 방출과 함께 시트룰린으로 산화된다.

2. 2. 산화 질소 생성

산화 질소 생성효소(NOS) 계열의 효소들에 의해 촉매되는 반응의 부산물로 아르지닌으로부터 생성된다.[23] 아르지닌은 먼저 ''N''-하이드록실-아르기닌으로 산화된 다음, 산화 질소 방출과 함께 시트룰린으로 산화된다. 이러한 시트룰린과 아르기닌의 작용기전으로부터 근육내의 단백질 생성을 증가시키는 경우가 보고된 바 있다.[25]

체내에서 아르기닌을 거쳐 일산화 질소(NO)를 생성한다. NO가 생성되면 혈관이 확장되어 혈액 순환을 촉진한다. NO 생성에 의한 혈류 개선을 통해 동맥 경화의 예방 및 개선, 신경계 및 면역계에 대한 작용이 시사되고 있다. NO 생성과 관련된 아미노산으로 아르기닌이 있지만, 아르기닌보다 시트룰린을 섭취하는 것이 혈중 아르기닌 농도를 상승시켜 더욱 효율적으로 NO를 생성한다.[18]

2. 3. 기타 생성 경로

시트룰린은 모낭 상피의 내모근초 및 모수질에서 트라이코히알린 효소에 의해 아르기닌으로부터 생성된다.[24] 소장의 장세포에서도 생성된다.[2]

시트룰린은 다음 경로로도 생성될 수 있다.

3. 기능

펩티딜아르지닌 탈이미노효소는 번역 후 변형 과정에서 특정 단백질의 아르지닌 잔기를 시트룰린 잔기로 전환시킨다. 이 과정을 시트룰린화 또는 탈이미노화라고 한다. 수초염기성 단백질(MBP), 필라그린, 히스톤 단백질 등은 시트룰린 잔기를 포함하는 대표적인 단백질이다. 피브린과 비멘틴은 세포 사멸 및 조직 염증 시 시트룰린화되기 쉽다.

혈액 중 시트룰린 농도는 장 기능성을 나타내는 바이오마커이다.[26][27]

3. 1. 요소 회로 대사

시트룰린은 포유류에서 암모니아를 요소로 전환하여 배설하는 요소 회로의 대사 중간체이다. 또한 아미노산 아르기닌으로부터 일산화 질소(NO)를 효소적으로 생성하는 과정의 부산물로 생성되며, 이는 산화 질소 생성 효소에 의해 촉매된다. 효모의 일종인 *Saccharomyces cerevisiae*에서 시트룰린은 아르기닌 생합성 경로 중 세포질 내 후반부 대사 중간체이다.[12]

3. 2. 산화 질소 생성 촉진

시트룰린은 체내 요소 회로에서 아르기닌을 거쳐 일산화 질소(NO)를 생성한다. NO가 생성되면 혈관이 확장되어 혈액 순환을 촉진한다. NO 생성에 의한 혈류 개선을 통해 동맥 경화의 예방 및 개선, 신경계 및 면역계 작용이 시사되고 있다. 일본의 연구에 따르면 아르기닌보다 시트룰린을 섭취하는 것이 혈중 아르기닌 농도를 상승시켜 더욱 효율적으로 NO를 생성한다.[18]

3. 3. 단백질 시트룰린화

펩티딜아르지닌 탈이미노효소(PAD)는 번역 후 변형 과정에서 특정 단백질의 아르지닌 잔기를 시트룰린 잔기로 전환시킨다. 이 과정을 시트룰린화 또는 탈이미노화라고 한다. 수초염기성 단백질(MBP), 필라그린, 히스톤 단백질 등은 시트룰린 잔기를 포함하는 대표적인 단백질이다. 피브린과 비멘틴은 세포 사멸 및 조직 염증 시 시트룰린화되기 쉽다.[26][27][12][13][14]

3. 4. 장 기능성 바이오마커

혈중 시트룰린 농도는 장 기능성을 나타내는 바이오마커이다.[26][27] 순환 시트룰린 농도는 장 기능의 생체 지표이다.[13][14]

4. 상업적 이용

L-시트룰린은 주로 분말 형태로 식이 보충제로 판매된다. 지지자들은 L-시트룰린이 일산화 질소(NO) 생성을 촉진하여 동맥 기능과 전신 혈류를 돕기 때문에 다양한 질병의 치료 또는 예방에 도움이 될 수 있다고 주장한다. 일산화 질소 생성에 의한 혈류 개선을 통해 동맥 경화의 예방 및 개선, 신경계 및 면역계에 대한 작용이 시사되고 있다. 또한, 일산화 질소 생성과 관련된 아미노산으로 아르기닌이 있지만, 아르기닌보다 시트룰린을 섭취하는 것이 혈중 아르기닌 농도를 상승시켜 더욱 효율적으로 일산화 질소를 생성한다.[18]

제기되는 효능은 다음과 같다:


  • 고혈압 환자의 혈압을 낮춘다.
  • 비아그라보다 위험이 적으며, 경증에서 중등도의 발기 부전 증상 완화에 도움을 준다.
  • 당뇨병으로 인한 느린 상처 치유와 같은 순환기 문제 개선에 기여한다.
  • 근육 단백질 수치를 높이고 노인의 영양실조를 예방하며, 운동 능력을 향상시킬 가능성이 있다.
  • 단장 증후군, 세포병, 방사선으로 인한 소장 손상을 포함한 장 문제 치료를 돕는다.
  • 간 질환, 파킨슨병 및 특정 치매와 같은 다양한 유전 질환 및 건강 상태 개선에 도움을 줄 수 있다.


이러한 주장은 동물 연구에 근거하며, 대부분의 식이 보충제 주장과 마찬가지로 식품의약국의 승인을 받지 않았다.[15]

L-시트룰린은 Reign과 같은 특정 에너지 드링크에 첨가되며, 발열성 효과를 위해 선전된다.[16]

참조

[1] 웹사이트 Citrulline - Compound Summary https://pubchem.ncbi[...] National Center for Biotechnology Information 2004-09-16
[2] 간행물 Chapter 15 - Gastrointestinal toxicity biomarkers http://www.sciencedi[...] Academic Press 2020-11-10
[3] 논문 Study report on the constituents of squeezed watermelon
[4] 논문 Was citrulline first a laxative substance? The truth about modern citrulline and its isolation http://jshm.or.jp/jo[...]
[5] 논문 On the occurrence of a new amino acid in watermelon. Citrullus vulgaris, Schrad.
[6] 논문 On the occurrence of a new amino acid in watermelon, Citrullus vulgaris, Schrad.
[7] 논문 Über Citrullin, eine neue Aminosäure im Preßsaft der Wassermelone, Citrullus vulgaris, Schrad.
[8] 웹사이트 Nos2 - Nitric Oxide Synthase https://www.uniprot.[...] Uniprot Consortium 2015-02-10
[9] 서적 Lehninger principles of biochemistry https://archive.org/[...] Worth Publishers 2020-03-13
[10] 논문 A sensitive assay for the enzyme activity in hair follicles and epidermis that catalyses the peptidyl-arginine-citrulline post-translational modification
[11] 간행물 Chapter 7 - Enteral Access and Enteral Nutrition in Patients With Short Bowel Syndrome http://www.sciencedi[...] Academic Press 2020-11-10
[12] 웹사이트 Saccharomyces cerevisiae citrulline biosynthesis https://pathway.yeas[...]
[13] 논문 Citrulline as a marker of intestinal function and absorption in clinical settings: A systematic review and meta-analysis 2017-10-12
[14] 논문 Post-absorptive plasma citrulline concentration is a marker of intestinal failure in short bowel syndrome patients
[15] 웹사이트 L-citrulline https://www.webmd.co[...] WebMD LLC 2024-12-16
[16] 문서 Label on Reign Inferno Watermelon Overlord can Reign Beverage Company
[17] 문서 関節リウマチにおける抗シトルリン化ペプチド抗体測定の有用性 https://www.eiken.co[...] 大田俊行
[18] 문서 생화학 第86巻第3号(2014) http://www.jbsoc.or.[...]
[19] 웹인용 Citrulline - Compound Summary https://pubchem.ncbi[...] National Center for Biotechnology Information 2004-09-16
[20] 저널 Was citrulline first a laxative substance? The truth about modern citrulline and its isolation http://discovery.ucl[...] 2011-09
[21] 저널 The Carbamido Diacetyl Reaction: A Test For Citrulline http://www.biochemj.[...]
[22] 웹인용 Nos2 - Nitric Oxide Synthase https://www.uniprot.[...] Uniprot Consortium 2015-02-10
[23] 서적 인용 Lehninger principles of biochemistry https://archive.org/[...] Worth Publishers
[24] 저널 A sensitive assay for the enzyme activity in hair follicles and epidermis that catalyses the peptidyl-arginine-citrulline post-translational modification
[25] 문서 아주대학교병원-질병정보, 여름과일로 건강한 여름나기 http://hosp.ajoumc.o[...]
[26] 저널 Citrulline as a marker of intestinal function and absorption in clinical settings: A systematic review and meta-analysis 2017-10-12
[27] 저널 Post-absorptive plasma citrulline concentration is a marker of intestinal failure in short bowel syndrome patients



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