효소의 활성을 어떻게 조절할까?
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효소의 활성을 어떻게 조절할까?
  • 이유진 청년기자
  • 승인 2021.03.25 15:12
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▲ 효소 작용 메커니즘(사진제공=위키피디아)
▲ 효소 작용 메커니즘(사진제공=위키피디아)

[한국청년신문=이유진청년기자]세포 안에 있는 효소의 양을 조절하는 방법은 유전자의 발현과 관련이 있다. 그러나 세포 안에 있는 효소의 활성을 조절하는 방법은 유전자와 상관없이 아주 빠른 속도로 조절이 가능하다. 따라서 그 방법에는 크게 3가지가 있다.

첫 번째 방법은 합성과정에서의 최종 산물이 초기 반응에 관여하는 효소 활성을 저해하는 feedback inhibition 방법이다. 처음 물질로부터 대사 과정이 진행되어 최종 산물이 만들어지는 각 단계마다 효소가 촉매로 작용을 한다. 만약 최종산물이 충분히 많이 만들어졌다고 한다면 에너지와 물질을 낭비하지 않기 위해서 더 이상 최종산물을 만들지 않아야 한다. 최종산물을 만들기 까지 4단계의 반응을 거친다고 가정하면 첫 번째 반응을 촉매하는 효소를 A로 하고 차례대로 B, C, D 효소가 관여를 한다. 이 때 효소 B, C, D의 활성을 억제하는 것보다 효소 A의 활성을 억제하는 것이 좋다. 그 이유는 효소 B, C, D의 활성을 억제해도 중간체가 만들어지지만 효소 A의 활성을 억제하면 중간체가 만들어지지 않아도 되기 때문이며 따라서 최종산물이 첫 번째 효소를 억제하는 기작을 통해 효소의 활성을 조절할 수 있다.

두 번째 방법은 동위효소를 이용하는 방법이다. 동위효소는 동일한 반응을 촉매하지만 다른 유전자로부터 만들어진 효소를 말한다. Phosphoenol pyruvateErythrose 4-phosphate 기질로부터 방향족 아미노산인 tyrosine, phenylalanine, tryptophan이 만들어지는데 tyrosine은 동위효소 1번을 통해, phenylalanine은 동위효소 2번을 통해, tryptophan은 동위효소 3번을 통해 촉매된다고 할 수 있다. 즉 같은 기질로부터 다른 동위효소를 통해 다른 방향족 아미노산이 만들어지는 것이다. 만약 tyrosine이 충분히 만다면 동위효소 1번을 억제해서 더 이상 tyrosine이 만들어지지 못하게 할 수 있으며, 나머지 phenylalaninetryptophan은 계속 만들어질 수 있다. 동위효소가 아닌 하나의 효소로부터 3가지 방향족 아미노산이 만들어지는 메커니즘이었다면 tyrosine이 많아졌을 때 tyrosine 뿐만 아니라 생산해야 하는 phenylalaninetryptophan까지 만들지 못하게 될 것이다.

세 번째 방법은 AMPADP, Pi, methyl group을 효소에 공유결합으로 연결해서 효소의 활성을 조절하는 방법이다. 한 가지 예로 아미노산 중 하나인 glutamine을 만드는 효소인 glutamine synthetase(GS)AMP를 붙이면서 GS의 활성을 조절할 수 있다. GS는 총 12개의 서브유닛으로 구성되어 있는데, glutamine이 형성되는 양에 따라서 서브유닛에 AMP를 공유결합으로 붙인다. glutamine의 양이 최대치라면 효소 활성은 0이 되도록 12개의 서브유닛 모두 AMP가 결합되어 있을 것이다.


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