맨위로가기

아스파르트산 아미노기전이효소

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

아스파르트산 아미노기전이효소(AST)는 L-아스파르트산에서 α-케토글루타르산으로 아미노기를 전이하는 반응을 촉매하는 효소이다. 이 효소는 아미노산 분해와 생합성에 중요한 역할을 하며, 피리독살 인산(비타민 B6)을 보조 인자로 사용한다. 사람의 경우 세포질 GOT1/cAST와 미토콘드리아 GOT2/mAST 두 가지 동질효소가 존재하며, 다양한 미생물에서도 발견된다. AST는 이량체 단백질로, 두 개의 동일한 소단위체로 구성되며, 기질 결합 부위와 활성 부위를 갖는다. 이 효소는 이중 기질 인식을 통해 작동하며, 핑퐁 메커니즘을 통해 아미노기전이 반응을 진행한다. AST는 간 기능 검사에 사용되는 효소로, 간 질환뿐만 아니라 심근 경색, 급성 췌장염 등 다른 질환에서도 수치가 상승할 수 있다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 간기능 검사 - AST/ALT 비
    AST/ALT 비는 간 기능 검사에서 간 질환을 감별하는 데 사용되는 혈액 내 아스파르테이트 아미노전달효소(AST)와 알라닌 아미노전달효소(ALT) 수치 비율로, 간세포 손상 시 수치가 상승하며 질환의 종류와 경과에 따라 다르게 나타나 다양한 질환 진단에 활용된다.
  • 간기능 검사 - 알라닌 아미노기 전이효소
    알라닌 아미노기 전이효소(ALT)는 L-알라닌과 α-케토글루타르산 간의 아미노기 전이 반응을 촉매하는 효소로, 간 기능 검사의 지표로 사용되며, 간 손상 정도를 나타내고, 다양한 요인에 의해 수치가 변동될 수 있습니다.
  • EC 2.6.1 - 가지사슬 아미노산 아미노기전이효소
    가지사슬 아미노산 아미노기전이효소(BCAT)는 L-아미노산의 α-아미노기를 α-케토산으로 전달하는 반응을 촉매하며, BCAA 대사 조절에 중요한 역할을 하는 효소이다.
  • EC 2.6.1 - 방향족 아미노산 아미노기전이효소
    방향족 아미노산 아미노기전이효소는 방향족 아미노산의 아미노기 전이를 촉매하는 효소이며, 여러 다른 이름으로 불리고 2007년 기준으로 13가지 구조가 보고되었다.
  • 글루탐산 (신경전달물질) - 글루타민
    글루타민은 인체 내 가장 풍부한 아미노산으로 단백질 합성, 에너지 생산, 질소 대사 등 생화학적 과정에 필수적이며 암세포 성장과 관련이 있고, 주로 근육에서 생성되며 의약품 및 건강 보조제로 사용되지만 일부 암 환자에게는 부작용을 일으킬 수 있다.
  • 글루탐산 (신경전달물질) - AMPA
    AMPA는 위키백과 문서의 제목으로, 해당 내용에 대한 정보가 제공되지 않아 개요를 작성할 수 없다.
아스파르트산 아미노기전이효소
일반 정보
대장균의 아스파르트산 아미노기전이효소
보조 인자인 피리독살 인산과 결합된 대장균의 아스파르트산 아미노기전이효소
EC 번호2.6.1.1
CAS 등록번호9000-97-9
GO 코드0004069
식별
기질아스파르트산
α-케토글루타르산
생성물옥살로아세트산
글루탐산
유전자
인간GOT1
GOT2
마우스Got1
Got2

2. 기능

아스파르트산 아미노기전이효소는 L-아스파르트산에서 α-케토글루타르산으로 아미노기의 전이를 촉매하며, 이러한 가역적 아미노기 전이 반응의 산물은 옥살로아세트산과 L-글루탐산이다.

:L-아스파르트산 + α-케토글루타르산 ⇄ 옥살로아세트산 + L-글루탐산

아스파르트산 아미노기전이효소에 의해 촉매되는 반응


아스파르트산 아미노기전이효소는 아스파르트산 또는 글루탐산으로부터 상응하는 케토산으로 아미노기를 전이하기 위한 보조 인자로 피리독살 인산(비타민 B6)에 의존한다. 이 과정에서 보조 인자인 피리독살 인산은 피리독살 인산(PLP)과 피리독사민 인산(PMP) 형태 사이를 왕복한다.[31] 아스파르트산 아미노기전이효소에 의해 촉매되는 아미노기 전이반응은 아미노산 분해와 아미노산 생합성 모두에서 중요하다. 아미노산 분해에서 α-케토글루타르산이 글루탐산으로 전환된 후 글루탐산은 후속적으로 산화적 탈아미노화를 거쳐 암모늄 이온을 형성하고, 암모늄 이온은 요소로 합성된 후 배설된다. 역반응에서 아스파르트산은 시트르산 회로의 핵심적인 대사 중간생성물인 옥살로아세트산으로부터 합성될 수 있다.[32]

3. 동질효소

다양한 진핵생물에 두 가지 동질효소가 존재한다. 사람의 경우는 다음과 같다.



이들 동질효소는 유전자 복제를 통해 공통 조상의 아스파르트산 아미노기전이효소(AST)로부터 진화해 온 것으로 생각되며, 약 45%의 서열 상동성을 공유한다.[33]

아스파르트산 아미노기전이효소는 대장균, 할로페락스 메디테라네이(''Haloferax mediterranei''),[34] 및 테르무스 테르모필루스(''Thermus thermophilus'')[35]를 포함한 많은 미생물에서도 발견되었다. 대장균에서 아스파르트산 아미노기전이효소는 ''aspC'' 유전자에 의해 암호화되며 방향족 아미노산 아미노기전이효소의 활성을 가지는 것으로 나타났다.[36]

4. 구조

닭의 심장 미토콘드리아에 존재하는 아스파르트산 아미노기전이효소의 구조


X선 결정학 연구는 닭의 미토콘드리아,[37] 돼지 심장의 세포질,[38] 및 대장균[39][40]을 포함한 다양한 출처의 아스파르트산 아미노기전이효소의 구조를 결정하기 위해 수행되었다. 전반적으로 모든 종의 3차원 폴리펩타이드 구조는 매우 유사하다. 아스파르트산 아미노기전이효소(AST)는 각각 약 400개의 아미노산 잔기와 약 45 kD의 분자량을 갖는 두 개의 동일한 소단위체로 구성된 이량체이다.[33] 각각의 소단위체는 크고 작은 도메인과 N-말단 잔기 3-14로 구성된 세 번째 도메인으로 구성된다. 이들 소수의 잔기는 이량체의 두 소단위체를 연결하고 안정화시키는 가닥을 형성한다. 잔기 48-325를 포함하는 큰 도메인은 Lys258의 ε-아미노기에 대한 알디민 연결을 통해 보조 인자인 피리독살 인산(PLP)과 결합한다. 이 도메인의 다른 잔기(Asp222 및 Tyr225)도 수소 결합을 통해 피리독살 인산과 상호작용한다. 작은 도메인은 잔기 15-47 및 잔기 326-410으로 구성되며 기질과 결합시 "열린" 입체형태에서 "닫힌" 입체형태로 효소를 전환시키는 유연한 영역을 나타낸다.[37][40][41]

두 개의 독립적인 활성 부위는 두 도메인 사이의 인터페이스 근처에 위치한다. 각 활성 부위 내에서 몇 개의 아르지닌 잔기가 다이카복실산 기질에 대한 효소의 기질 특이성을 담당한다. Arg386은 기질의 근위 (α-)카복실기와 상호작용을 하는 반면, Arg292는 원위 (곁사슬) 카복실기와 복합체를 형성한다.[37][40]

2차 구조의 측면에서 아스파르트산 아미노기전이효소는 α 및 β 요소들을 모두 포함한다. 각 도메인에는 양쪽에 α 나선이 포장된 β-가닥의 중앙 시트가 있다.

닭 심장 미토콘드리아의 아스파르트산 아미노기전이효소 이합체의 구조. 큰 도메인과 작은 도메인은 각각 파란색과 빨간색으로 칠해져 있으며, N-말단 잔기는 녹색으로 강조 표시되어 있다.

5. 메커니즘

아스파르트산 아미노기전이효소는 이중 기질 인식을 통해 작동한다. 즉, 곁사슬이 다른 두 개의 아미노산(아스파르트산(Asp) 및 글루탐산(Glu))을 인식하고 선택적으로 결합할 수 있다.[42] 아미노기전이효소 반응은 핑퐁 메커니즘을 구성하는 두 개의 유사한 반쪽 반응으로 구성된다. 첫 번째 반쪽 반응에서 아미노산 1(L-아스파르트산)은 효소-PLP 복합체와 반응하여 케토산 1(옥살로아세트산)과 변형된 효소-PMP를 생성한다. 두 번째 반쪽 반응에서 케토산 2(α-케토글루타르산)은 효소-PMP와 반응하여 아미노산 2(L-글루탐산)을 생성하고 이 과정에서 원래의 효소-PLP를 재생한다. 라세미 생성물(D-글루탐산)의 생성은 매우 드물다.[43]

:효소-PLP + 아스파르트산 ⇄ 효소-PMP + 옥살로아세트산

반응 메커니즘(반쪽 반응)에서 기질 결합 단계(트랜스알디민화)가 촉매 반응을 진행시키는 것으로 나타났다.[45]

다른 반쪽 반응은 기질로서 α-케토글루타르산을 사용하여 반대 방식으로 진행된다.[31][32]

아스파르트산 아미노기전이효소의 반응 메커니즘


반응 메커니즘의 구체적인 단계는 다음과 같다.

# 내부 알디민 생성: 먼저 Lys258의 ε-아미노기가 알데하이드 탄소와 시프 염기 결합을 형성하여 내부 알디민을 생성한다.

# 트랜스알디민화: 내부 알디민은 Lys258의 ε-아미노기가 아스파르트산의 아미노기로 대체될 때 외부 알디민이 된다. 이러한 트랜스알디민화 반응은 아스파르트산(Asp)의 탈양성자화된 아미노기에 의한 친핵성 공격을 통해 일어나고 사면체의 대사 중간생성물을 통해 진행된다. 이때 Asp의 카복실기는 효소의 Arg386 및 Arg292 잔기의 구아니디늄기에 의해 안정화된다.

# 퀴노노이드 생성: 그런 다음 Asp의 α-탄소에 부착된 수소가 추출되어(Lys258은 양성자 수용체로 생각됨) 퀴노노이드 중간생성물을 생성한다.

# 케티민 생성: 퀴노노이드는 재양성자화되며 알데하이드 탄소에서 케티민 중간생성물을 생성한다.

# 케티민 가수분해: 마지막으로 케티민은 가수분해되어 PMP와 옥살로아세트산을 생성한다.

이러한 메커니즘에는 여러 부분에 속도 결정 단계가 있는 것으로 생각된다.[44]

6. 임상적 중요성

아스파르트산 아미노기전이효소(AST)는 알라닌 아미노기전이효소(ALT)와 함께 간 기능 검사에 사용되는 중요한 효소이다. AST는 ALT와 마찬가지로 간 실질 세포에 존재하지만, ALT와 달리 간 외에도 심장(심근), 골격근, 콩팥, 뇌, 적혈구 등 다양한 조직에 분포한다. 따라서 ALT가 AST보다 간염에 대한 더 구체적인 지표이지만, AST는 심근 경색, 급성 췌장염, 급성 용혈성 빈혈, 심한 화상, 급성 신장 질환, 근골격 질환, 외상 등 다른 기관에 영향을 미치는 질병에서도 수치가 상승할 수 있다.[46]

대한민국에서는 AST, ALT 검사를 통해 간 질환을 조기에 진단하고, 치료 효과를 판정하며, 예후를 예측하는 데 활용하고 있다. AST는 1954년에 급성 심근 경색 진단을 위한 생화학적 표지자로 정의되었으나,[47] 현재는 심장 트로포닌 검사로 대체되었다.

검사 결과는 검사를 수행한 실험실의 기준치를 참고해야 한다. 기준치 범위의 예는 다음과 같다.[48]

환자 유형기준치
남성8–40 IU/L
여성6–34 IU/L


6. 1. 간 질환에서의 AST

간염, 지방간, 간경변, 간종양 등의 간 질환에서는 AST와 ALT의 수치가 상승하는 것이 특징이며, 100 IU/L 이상, 때로는 500 IU/L 이상으로 나타난다. 특히 알코올성 간염, 간경변, 간종양에서는 AST 수치가 더 크게 상승하고, 바이러스성 간염이나 지방간에서는 ALT 수치가 더 크게 상승하는 경향이 있다. 그러나 비알코올성 지방간 질환(NAFLD/NASH)에서는 AST와 ALT 수치가 유의미하게 상승하지 않아도 간암이 발병하는 경우가 있으므로 주의해야 한다.[25]

6. 2. 간 질환 외 AST 상승

AST가 상승했을 때에는 심근 경색, 용혈성 빈혈 등도 감별해야 할 질환으로 고려해야 한다. (특히 ALT는 크게 상승하지 않고 AST만 크게 상승하는 경우) 채혈할 때 용혈의 가능성도 고려해야 한다.[25]

참조

[1] 논문 Transaminase activity in human blood 1955-01
[2] 논문 A note on the spectrometric assay of glutamic-oxalacetic transaminase in human blood serum 1955-01
[3] 논문 Serum glutamic oxaloacetic transaminase activity in human acute transmural myocardial infarction 1954-09
[4] 논문 Liver enzyme alteration: a guide for clinicians 2005-02
[5] 논문 Mechanism of action of aspartate aminotransferase proposed on the basis of its spatial structure 1984-04
[6] 서적 Biochemistry W.H. Freeman
[7] 논문 Recent topics in pyridoxal 5'-phosphate enzyme studies
[8] 논문 Purification and characterization of aspartate aminotransferase from the halophile archaebacterium Haloferax mediterranei 1991-08
[9] 논문 An aspartate aminotransferase from an extremely thermophilic bacterium, Thermus thermophilus HB8 1996-01
[10] 논문 Escherichia coli mutants deficient in the aspartate and aromatic amino acid aminotransferases 1977-04
[11] 논문 X-ray structure refinement and comparison of three forms of mitochondrial aspartate aminotransferase 1992-05
[12] 논문 Refinement and comparisons of the crystal structures of pig cytosolic aspartate aminotransferase and its complex with 2-methylaspartate 1997-07
[13] 논문 Three-dimensional structure of aspartate aminotransferase from Escherichia coli at 2.8 A resolution 1988-09
[14] 논문 Activity and structure of the active-site mutants R386Y and R386F of Escherichia coli aspartate aminotransferase 1991-02
[15] 논문 Domain closure in mitochondrial aspartate aminotransferase 1992-09
[16] 논문 Dual substrate recognition of aminotransferases
[17] 논문 Mechanism of racemization of amino acids by aspartate aminotransferase 1992-02
[18] 논문 The reaction catalyzed by Escherichia coli aspartate aminotransferase has multiple partially rate-determining steps, while that catalyzed by the Y225F mutant is dominated by ketimine hydrolysis 1996-04
[19] 논문 Conformational change in aspartate aminotransferase on substrate binding induces strain in the catalytic group and enhances catalysis 2003-03
[20] 웹사이트 AST/ALT http://www.rnceus.co[...]
[21] 논문 The role of existing and novel cardiac biomarkers for cardioprotection 2007-09
[22] 웹사이트 GPnotebook > reference range (AST) http://www.gpnoteboo[...]
[23] 논문 The structural basis for the altered substrate specificity of the R292D active site mutant of aspartate aminotransferase from E. coli
[24] 간행물 肝機能検査、肝障害について─健診における問題点 https://doi.org/10.7[...] 日本総合健診医学会 2015
[25] 뉴스 医師なら必ずNAFLDに遭遇する…では見逃さないコツは？ https://medical.nikk[...] 日経メディカル 2020-07-30
[26] 논문 The structural basis for the altered substrate specificity of the R292D active site mutant of aspartate aminotransferase from E. coli 1994-03
[27] 논문 Transaminase activity in human blood https://archive.org/[...] 1955-01
[28] 논문 A note on the spectrometric assay of glutamic-oxalacetic transaminase in human blood serum https://archive.org/[...] 1955-01
[29] 논문 Serum glutamic oxaloacetic transaminase activity in human acute transmural myocardial infarction https://archive.org/[...] 1954-09
[30] 논문 Liver enzyme alteration: a guide for clinicians 2005-02
[31] 논문 Mechanism of action of aspartate aminotransferase proposed on the basis of its spatial structure 1984-04
[32] 서적 Biochemistry W.H. Freeman
[33] 논문 Recent topics in pyridoxal 5'-phosphate enzyme studies
[34] 논문 Purification and characterization of aspartate aminotransferase from the halophile archaebacterium Haloferax mediterranei https://archive.org/[...] 1991-08
[35] 논문 An aspartate aminotransferase from an extremely thermophilic bacterium, Thermus thermophilus HB8 1996-01
[36] 저널 Escherichia coli mutants deficient in the aspartate and aromatic amino acid aminotransferases https://archive.org/[...] 1977-04
[37] 저널 X-ray structure refinement and comparison of three forms of mitochondrial aspartate aminotransferase 1992-05
[38] 저널 Refinement and comparisons of the crystal structures of pig cytosolic aspartate aminotransferase and its complex with 2-methylaspartate 1997-07
[39] 저널 Three-dimensional structure of aspartate aminotransferase from Escherichia coli at 2.8 A resolution 1988-09
[40] 저널 Activity and structure of the active-site mutants R386Y and R386F of Escherichia coli aspartate aminotransferase 1991-02
[41] 저널 Domain closure in mitochondrial aspartate aminotransferase 1992-09
[42] 저널 Dual substrate recognition of aminotransferases
[43] 저널 Mechanism of racemization of amino acids by aspartate aminotransferase 1992-02
[44] 저널 The reaction catalyzed by Escherichia coli aspartate aminotransferase has multiple partially rate-determining steps, while that catalyzed by the Y225F mutant is dominated by ketimine hydrolysis 1996-04
[45] 저널 Conformational change in aspartate aminotransferase on substrate binding induces strain in the catalytic group and enhances catalysis 2003-03
[46] 웹인용 AST/ALT http://www.rnceus.co[...]
[47] 저널 The role of existing and novel cardiac biomarkers for cardioprotection 2007-09
[48] 웹사이트 GPnotebook > reference range (AST) http://www.gpnoteboo[...] 2009-12-07


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com