알돌레이스(영어: aldolase, EC 4.1.2.13)는 생화학에서 해당과정(glycolysis)과 포도당신생합성(gluconeogenesis) 및 캘빈 회로(Calvin cycle) 등 주요 대사 경로에서 핵심적인 역할을 수행하는 효소이다. 과당-이중인산 알돌레이스(fructose-bisphosphate aldolase) 또는 과당 1,6-이중인산 알돌레이스(fructose 1,6-bisphosphate aldolase)라고도 불린다.
촉매 반응
알돌레이스는 알돌(aldol)인 과당 1,6-이중인산(fructose 1,6-bisphosphate)을 두 개의 삼탄당 인산(triose phosphate)인 다이하이드록시아세톤 인산(dihydroxyacetone phosphate, DHAP)과 글리세르알데하이드 3-인산(glyceraldehyde 3-phosphate, G3P)으로 분해하는 가역 반응을 촉매한다. 해당과정에서는 정반응(분해 방향)이, 포도당신생합성과 캘빈 회로에서는 역반응(합성 방향)이 사용된다. 또한 과당 1-인산(fructose 1-phosphate) 및 세도헵툴로스 1,7-이중인산(sedoheptulose 1,7-bisphosphate)과 같은 다른 케토스 1-인산으로부터도 다이하이드록시아세톤 인산을 생성할 수 있다.
분류 및 작용 메커니즘
알돌레이스는 작용 메커니즘에 따라 두 가지 클래스로 나뉜다.
- 클래스 I: 활성 부위의 리신(lysine) 잔기가 기질의 카보닐기와 공유 결합하여 양성자화된 쉬프 염기(protonated Schiff base) 중간생성물을 형성하는 방식으로 반응을 촉매한다. 주로 동물, 식물, 녹조류에서 발견된다.
- 클래스 II: Zn²⁺와 같은 2가 양이온을 보조 인자로 사용하여 카보닐기를 활성화시키는 메커니즘을 사용한다. 주로 균류에서 발견되며, 두 클래스 모두 세균과 다른 진핵생물에 널리 분포한다.
두 클래스 모두 TIM 배럴(TIM barrel) 구조로 접힌 α/β 도메인을 가지며, 여러 소단위체가 조립되어 완전한 단백질을 이룬다.
동물에서의 동형 효소
척추동물에서는 세 가지 형태의 클래스 I 알돌레이스 동형 효소(isoform)가 존재한다.
- 알돌레이스 A: 근육과 뇌에서 주로 발현되며, 주로 해당과정에 관여한다.
- 알돌레이스 B: 간, 콩팥, 장세포에서 주로 발현되며, 해당과정과 포도당신생합성 모두에 관여한다. 알돌레이스 B의 유전적 결함은 유전성 과당불내증(hereditary fructose intolerance)을 유발할 수 있다.
- 알돌레이스 C: 뇌에서 주로 발현된다.
문라이팅(moonlighting) 특성
알돌레이스는 효소로서의 촉매 기능 외에도 다양한 비촉매적 기능을 수행하는 것으로 알려져 있다. F-액틴(F-actin), α-튜불린(α-tubulin), 디네인 경쇄, 밴드 3 음이온 수송 단백질, GLUT4, V-ATPase 등 여러 단백질과 결합하여 세포 골격 재배열, 세포 운동성, 막 단백질 트래피킹, 신호전달, 세포 내 섭취(endocytosis) 등에 관여하는 것으로 보고되었다.
임상적 의의
알돌레이스는 근육세포에 풍부하게 존재하므로, 혈중 알돌레이스 농도 상승은 주로 근육세포 손상을 반영하는 지표로 활용된다. 근육질환(근육병증) 평가를 위한 혈액 검사 항목 중 하나로 사용된다.
