카테콜-O-메틸기전이효소(catechol-O-methyltransferase, COMT)는 EC 2.1.1.6으로 분류되는 효소로, 카테콜아민(도파민, 에피네프린, 노르에피네프린), 카테콜 에스트로겐, 그리고 카테콜 구조를 가진 다양한 약물 및 물질의 분해에 관여하는 메틸기전이효소이다. 카테콜-O-메틸트랜스퍼레이스라고도 불린다.
사람의 경우 COMT 유전자에 의해 암호화되며, 이 유전자는 22번 염색체(22q11.1-q11.2)에 위치한다. 카테콜-O-메틸기전이효소는 두 가지 동질형(isozyme)으로 존재하는 것으로 알려져 있다. 하나는 세포질에 존재하는 가용성 짧은 형태(S-COMT)이고, 다른 하나는 세포막에 결합된 긴 형태(MB-COMT)이다. S-COMT는 분자량 약 24kDa, MB-COMT는 약 30kDa의 단량체 단백질이다.
이 효소는 S-아데노실-L-메티오닌(S-adenosyl-L-methionine, SAMe)을 메틸기 공여자로 사용하여 기질의 하이드록실기에 메틸기를 전달하는 반응을 촉매하며, 마그네슘 이온(Mg²⁺)을 보조 인자로 필요로 한다. 포유류의 이 효소는 일반적인 카테콜보다 아드레날린이나 노르아드레날린과 같은 카테콜아민에 대해 더 빠르게 작용하는 특성을 가진다.
카테콜-O-메틸기전이효소는 1957년 미국의 생화학자 줄리어스 액설로드(Julius Axelrod)에 의해 처음 발견되었다. 액설로드는 이 발견을 포함한 신경전달물질 대사 연구로 1970년 노벨 생리학·의학상을 수상하였다.
이 효소는 중추신경계에서 도파민의 불활성화에 중요한 역할을 하며, 특히 전전두엽 피질(prefrontal cortex)에서 시냅스 도파민 농도 조절에 기여한다. COMT 유전자에는 Val158Met(rs4680)으로 알려진 대표적인 단일염기다형성(SNP)이 존재하는데, 이는 효소 활성도에 유의미한 영향을 미친다. 발린(Val) 대립유전자는 높은 활성의 효소를, 메티오닌(Met) 대립유전자는 낮은 활성의 효소를 생성하며, Met/Met 동형접합형은 효소 활성이 약 40% 감소하는 것으로 보고된다.
임상적으로 카테콜-O-메틸기전이효소는 파킨슨병 치료의 주요 표적이다. 레보도파(L-dopa)의 말초 대사를 억제하여 뇌 내 도파민 가용성을 높이기 위해 COMT 억제제(엔타카폰, 톨카폰 등)가 파킨슨병 치료 보조제로 사용된다. 또한 COMT 유전자 다형성은 정신분열증, 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD), 불안장애, 통증 민감성, 인지 기능 등 다양한 신경정신 질환과의 연관성이 연구되고 있다.
말초 조직에서는 간과 신장에서 가장 높은 활성을 보이며, 카테콜 에스트로겐의 메틸화를 통한 에스트로겐 해독 경로에도 관여한다.
