크레아틴 인산화효소
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
크레아틴 인산화효소(CK)는 세포 내에서 ATP를 생성하는 효소로, B(뇌형) 또는 M(근육형) 서브유닛의 조합에 따라 CK-MM, CK-BB, CK-MB 세 가지 아이소자임과 미토콘드리아 CK 아이소자임으로 구분된다. CK는 골격근, 심근, 평활근 등 조직별로 다양한 패턴을 보이며, 미토콘드리아 CK는 미토콘드리아 ATP로부터 포스포크레아틴을 생성하고 세포질 CK는 PCr을 사용하여 ADP로부터 ATP를 재생산한다. CK는 임상적으로 근육 손상 및 심근 경색, 근육염, 근디스트로피 등 심근 손상 및 근육 질환의 지표로 사용되며, 혈액 내 CK 수치는 운동, 약물, 내분비 장애 등 다양한 요인에 의해 상승할 수 있다. 면역글로불린과 CK가 결합하여 높은 값을 보이는 매크로크레아틴 키나제혈증도 존재한다.
더 읽어볼만한 페이지
| 크레아틴 인산화효소 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| EC 번호 | 2.7.3.2 |
| CAS 번호 | 9001-15-4 |
| GO 코드 | 0004111 |
 | |
2. 종류
크레아틴 인산화효소(CK)에는 세포질 CK와 미토콘드리아 CK 두 종류가 있다.
세포질 CK 효소는 B(뇌형) 또는 M(근육형)의 두 서브유닛으로 구성되어 CK-MM, CK-BB, CK-MB의 세 가지 아이소자임이 존재한다. 미토콘드리아 CK에는 유비쿼터스 형태와 사코머 형태 두 가지가 있다.
| 유전자 | 단백질 |
|---|---|
| CKB | 크레아틴 키나제, 뇌, BB-CK |
| CKBE | 크레아틴 키나제, 엑토픽 발현 |
| CKM | 크레아틴 키나제, 근육, MM-CK |
| CKMT1A, CKMT1B | 크레아틴 키나제 미토콘드리아 1; 유비쿼터스 mtCK; 또는 umtCK |
| CKMT2 | 크레아틴 키나제 미토콘드리아 2; 사코머 mtCK; 또는 smtCK |
아이소자임 패턴은 조직에 따라 다르다. 골격근은 CK-MM 98%, CK-MB 1%를 발현한다. 심근(심장 근육)은 CK-MM 70%, CK-MB를 25~30% 발현한다. CK-BB는 뇌 및 혈관 조직과 자궁 조직을 포함한 평활근에서 주로 발현된다.[5]
2. 1. 세포질 CK
세포 내에서 세포질 내 CK 효소는 두 개의 서브유닛으로 구성되며, 이는 ''B''(뇌형) 또는 ''M''(근육형)일 수 있다. 따라서 CK-MM, CK-BB 및 CK-MB의 세 가지 다른 아이소자임이 있다. 이러한 서브유닛에 대한 유전자는 서로 다른 염색체에 위치하는데, ''B''는 14q32에, ''M''은 19q13에 위치한다. 이러한 세 가지 ''세포질'' CK 아이소폼 외에도 두 개의 미토콘드리아 크레아틴 키나제 아이소자임, 즉 ''유비쿼터스'' 형태와 ''사코머'' 형태가 있다. 미토콘드리아 CK 아이소폼의 기능적 실체는 각각 4개의 단량체 이합체로 구성된 8량체이다.[5]미토콘드리아 크레아틴 키나제가 미토콘드리아 ATP로부터 포스포크레아틴을 생성하는 데 직접 관여하는 반면, 세포질 CK는 PCr(포스포크레아틴)을 사용하여 ADP로부터 ATP를 재생성한다. 이는 세포에서 ATP가 사용되는 세포 내 부위에서 발생하며, CK는 ''현장'' ATP 재생기 역할을 한다.
아이소자임 패턴은 조직에 따라 다르다. 골격근은 CK-MM(98%)과 낮은 수준의 CK-MB(1%)를 발현한다. 반면, 심근(심장 근육)은 CK-MM을 70%로, CK-MB를 25~30%로 발현한다. CK-BB는 뇌 및 혈관 조직과 자궁 조직을 포함한 평활근에서 주로 발현된다.
2. 2. 미토콘드리아 CK
세포질 크레아틴 인산화효소(CK) 아이소폼 외에도 두 가지 미토콘드리아 크레아틴 인산화효소 아이소자임이 존재하는데, 유비쿼터스 형태와 사코머 형태가 있다. 미토콘드리아 CK 아이소폼은 4개의 단량체 이합체로 구성된 8량체이다.[5]미토콘드리아 크레아틴 인산화효소는 미토콘드리아 ATP로부터 포스포크레아틴을 생성하는 데 직접 관여한다.
| 유전자 | 단백질 |
|---|---|
| CKMT1A, CKMT1B | 크레아틴 키나제 미토콘드리아 1; 유비쿼터스 mtCK; 또는 umtCK |
| CKMT2 | 크레아틴 키나제 미토콘드리아 2; 사코머 mtCK; 또는 smtCK |
X선 단백질 결정학으로 풀린 최초의 크레아틴 인산화효소 구조는 1996년에 밝혀진 8량체 근육형 미토콘드리아 CK(s-mtCK)였다.[6] 2000년에는 어디에나 존재하는 미토콘드리아 CK(u-mtCK)의 구조가 밝혀졌다.[7][8]
미토콘드리아 크레아틴 인산화효소(CKm)는 미토콘드리아 간막 공간에 존재하며, 미토콘드리아에서 생성된 ATP와 세포질에서 수입된 크레아틴(Cr)으로부터 포스포크레아틴(PCr)을 재생산한다. 조직에 따라 두 개의 미토콘드리아 CK 동위효소 형태, 즉 어디에나 있는 mtCK(비근육 조직에 존재)와 근육절 mtCK(근육절 근육에 존재) 외에도 세포질에는 3가지 세포질 CK 동위형태가 존재한다. MM-CK는 근육절 근육, 즉 골격근과 심장 근육에서 발현되는 반면, MB-CK는 심장 근육에서, BB-CK는 평활근과 대부분의 비근육 조직에서 발현된다.
크레아틴 인산화효소(CK)는 골격근과 심근이 손상되었을 때 혈액으로 유출되는 이탈 효소이다. CK 수치는 심근 경색, 근염, 근디스트로피 등 심근 손상 및 근육 질환뿐만 아니라 격렬한 운동 후에도 상승할 수 있다.
3. 단백질 구조
1999년에는 바나나 모양의 이량체 세포질 뇌형 BB-CK의 원자 구조가 1.4 Å 해상도로 풀렸다.[9] 세포질 BB-CK와 근육형 MM-CK는 모두 바나나 모양의 대칭 이량체를 형성하며, 각 서브유닛에 하나의 촉매 활성 부위를 갖는다.[10]
4. 기능
미토콘드리아 mtCK와 세포질 CK는 소위 PCr/Cr 셔틀 또는 회로로 연결되어 있다. 미토콘드리아에서 mtCK에 의해 생성된 PCr은 ATP 의존적 과정, 예를 들어 근육 수축에 관여하는 액토-미오신 ATPase 및 칼슘 ATPase, 신장에서의 나트륨 보존에 관여하는 나트륨/칼륨 ATPase와 연결된 세포질 CK로 이동한다. 결합된 세포질 CK는 세포를 통해 이동된 PCr을 받아들이고 ADP를 사용하여 ATP를 재생산하며, 이는 ATPase에 의해 에너지원으로 사용될 수 있다(CK는 ATPase와 밀접하게 연관되어 기능적으로 결합된 마이크로구획을 형성한다). PCr은 에너지 완충제일 뿐만 아니라 에너지(ATP) 생산(미토콘드리아 및 해당 작용)의 세포내 위치와 에너지 활용(ATPase) 위치 사이의 세포 에너지 수송 형태이기도 하다.[2]
따라서 CK는 골격근, 심장근 및 평활근의 수축력을 향상시키고 혈압 생성에 관여한다.[11] 또한, 크레아틴 인산화효소의 ADP 제거 작용은 출혈 질환과 관련되어 있으며, 혈장 CK가 매우 높은 사람은 주요 출혈이 발생하기 쉽다.[12]
5. 임상적 의의
5. 1. 혈액 검사
CK(크레아틴 인산화효소)는 의학 실험실에서 일상적으로 측정된다. 가슴 통증이 있는 환자에게 급성 심근 경색을 감지하기 위해 측정되었지만, 이 검사는 대부분 트로포닌으로 대체되었다. 휴식 시 정상 범위는 일반적으로 60~400 IU/L 사이이다.[1]
혈액 내 크레아틴 키나아제 수치는 건강 상태와 질병 상태에서 높을 수 있다. 운동은 최대 일주일 동안 혈류로 크레아틴 키나아제 유출을 증가시키며, 이는 혈액 내 높은 CK의 가장 흔한 원인이다.[14] 또한, 혈액 내 높은 CK는 아프리카계 사람들과 같이 세포 내 CK가 높은 것과 관련될 수 있다.[15]
혈액 내 높은 CK는 횡문근 융해증, 심근 경색, 근육염 및 심근염과 같이 CK가 풍부한 조직의 손상을 나타낼 수 있다. 스타틴과 같은 약물 사용, 갑상선 기능 저하증과 같은 내분비 장애[16], 악성 고열증을 포함한 골격근 질환[17], 신경이완제 악성 증후군 등도 혈액 내 크레아틴 키나아제 상승의 원인이 될 수 있다.[18]
과거에는 동형 효소 측정이 심장 마비 시 심근 손상의 지표로 널리 사용되었다. 많은 병원에서 트로포닌 측정이 이를 대체했지만, 일부 센터에서는 여전히 CK-MB에 의존한다.
CK는 골격근과 심근이 손상되었을 때 혈액으로 유출되는 이탈 효소로서 임상적으로 중요하다. 심근 경색, 근염, 근디스트로피 등 심근 손상 및 근육 질환으로 혈중 농도가 상승한다. 다만, 격렬한 운동 등에서도 근육 섬유가 손상되기 때문에 CK 상승이 나타날 수 있다.
정상치는 남성이 여성보다 더 높으며(근육량의 차이에 기인), 남성은 30~190 IU/L, 여성은 20~150 IU/L 정도로 알려져 있다. 단위는 IU(국제 단위)/L이다.
5. 2. 아이소자임 검사
CK는 두 개의 서브 유닛으로 구성된 이량체 단백질이다. 이 서브 유닛에는 뇌형(B)과 근육형(M) 두 종류가 있으며, 이 조합에 의해 3 종류의 CK (MM, BB, MB) 아이소자임이 존재한다. 골격근에는 MM형, 심근에는 MB형이 많기 때문에, 원인 불명의 CK 상승에서는 이 아이소자임 비율을 분석함으로써 유의미한 소견을 얻을 수 있다. 또한, 급성 심근 경색이 의심될 때에는 CK-MB의 측정이 진단의 근거 및 중증도의 지표가 된다.[1]
심근 경색 발병 후 CK 수치가 상승하기까지는 약간의 시간차(수 시간 후부터 상승)가 있다. 급성기 대응에서는 확정 진단을 위해 CK-MB보다 빨리 상승하고 특이성이 높은 트로포닌 T 수치가 중시된다.[1]
CK-MB에서도 골격근 유래가 정상이라도 5% 정도 인정되는 것으로 알려져 있다. 따라서 CK 상승 시에는 비율을 조사할 필요가 있다. 또한 골격근에서도 근육 재생 시에는 CK-MB가 산출되는 것으로 알려져 있는데, 이 경우에는 트로포닌 T 등도 마찬가지로 산출된다. 특히 피부근염, 다발성 근염의 활동기에는 CK의 25%가 CK-MB가 되기도 한다. 위 질환의 합병증으로 심근염이 인정되는 경우도 있으므로 심장 초음파 검사를 병용할 필요가 있다.[1]
5. 3. 기타 질환
혈액 내 크레아틴 키나아제 수치는 건강 상태와 질병 상태 모두에서 높을 수 있다. 운동은 최대 일주일 동안 혈류로 크레아틴 키나아제가 유출되는 것을 증가시키는데, 이는 혈액 내 CK 수치가 높은 가장 흔한 원인이다.[14] 또한, 혈액 내 높은 CK 수치는 아프리카계 사람들과 같이 세포 내 CK 수치가 높은 것과 관련될 수 있다.[15]
혈액 내 높은 CK 수치는 횡문근 융해증, 심근 경색, 근육염 및 심근염과 같이 CK가 풍부한 조직의 손상을 나타낼 수 있다. 이는 혈액 내 크레아틴 키나아제가 스타틴과 같은 약물 사용, 갑상선 기능 저하증과 같은 내분비 장애,[16] 악성 고열증을 포함한 골격근 질환,[17] 신경이완제 악성 증후군 등 광범위한 임상 조건에서 상승할 수 있음을 의미한다.[18]
과거에는 동형 효소 측정이 심장 마비 시 심근 손상의 지표로 널리 사용되었다. 많은 병원에서 트로포닌 측정이 이를 대체했지만, 일부 센터에서는 여전히 CK-MB에 의존한다.
6. 매크로크레아틴 키나제혈증
면역글로불린과 크레아틴 키나제가 결합하여 검사상 높은 값을 보이는 증상이 있으며, 이를 매크로크레아틴 키나제혈증(매크로 CK 혈증)이라고 한다. 대부분은 질병을 의미하는 것은 아니지만, 드물게 악성 종양이나 교원병에 의한 매크로 CK 혈증도 있어 주의가 필요하다.
참조
[1]
논문
Structural studies of human brain-type creatine kinase complexed with the ADP-Mg2+-NO3- -creatine transition-state analogue complex
2008-11
[2]
논문
Intracellular compartmentation, structure and function of creatine kinase isoenzymes in tissues with high and fluctuating energy demands: the 'phosphocreatine circuit' for cellular energy homeostasis
1992-01
[3]
논문
Creatine kinase in non-muscle tissues and cells
[4]
논문
Approach to asymptomatic creatine kinase elevation
2016-01
[5]
논문
Mitochondrial creatine kinase in human health and disease
2006-02
[6]
문서
Fritz-Wolf K., Schnyder T., Wallimann, T., & W. Kabsch 1996
http://publicationsl[...]
[7]
문서
Eder M., Schlattner U., Becker A., Wallimann T., Kabsch W., & K. Frotz-Wolf 2000
http://publicationsl[...]
[8]
문서
Schnyder T., Winkler H., Gross, H. Eppenberger H.M., & T. Wallimann 1991
http://publicationsl[...]
[9]
논문
Crystal structure of brain-type creatine kinase at 1.41 Å resolution
Wiley
2008-12-31
[10]
문서
Hornemann et al. 2000
http://publicationsl[...]
[11]
논문
Creatine kinase activity is associated with blood pressure
2006-11
[12]
논문
Creatine Extracellular creatine kinase may modulate purinergic signalling
2020-06
[13]
웹사이트
Creatine Kinase (CK)
https://labtestsonli[...]
2019-12-24
[14]
논문
Creatine kinase activity and blood pressure in a normal population: the Tromsø study
2011-01
[15]
논문
Ethnic differences in tissue creatine kinase activity: an observational study
2012-03-16
[16]
논문
Serum creatine kinase levels in overt and subclinical hypothyroidism
[17]
논문
Screening test for malignant hyperthermia in patients with persistent hyperCKemia: a pilot study
2013-05
[18]
논문
The role of creatine kinase in the diagnosis of neuroleptic malignant syndrome
1993-05
[19]
논문
CK – What does it stand for?
2021
[20]
논문
Structural studies of human brain-type creatine kinase complexed with the ADP-Mg2+-NO3- -creatine transition-state analogue complex
2008-11
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