플라보단백질(영어: flavoprotein)은 리보플라빈(비타민 B₂)의 핵산 유도체인 플라빈 아데닌 다이뉴클레오타이드(FAD) 또는 플라빈 모노뉴클레오타이드(FMN)를 보결분자단 또는 보조 인자로 포함하고 있는 단백질이다. 플라보단백질은 생화학 및 분자생물학 분야에서 가장 많이 연구된 효소 계열 중 하나에 속한다.
구조와 특징
플라보단백질에 결합하는 플라빈기는 일반적으로 단백질에 단단히 결합되어 있으며, 약 5~10%의 플라보단백질은 FAD와 공유 결합을 형성한다. 사용 가능한 구조 데이터를 기준으로 FAD 결합 부위는 200가지 이상의 서로 다른 유형으로 분류된다. 플라보단백질은 주로 미토콘드리아에 위치하며, 전체 플라보단백질 중 약 90%는 산화환원 반응을 수행하고 나머지 10%는 전이효소, 분해효소, 이성질화효소, 연결효소로 기능한다.
인간 유전체와의 관계
사람의 유전체에는 약 90종류의 플라보단백질이 암호화되어 있다. 이 중 약 84%는 FAD를 필요로 하고, 약 16%는 FMN을 필요로 하며, 5가지는 FAD와 FMN을 모두 필요로 한다.
생물학적 기능
플라보단백질은 산화적 스트레스 대응, 광합성, DNA 복구에 기여하는 라디칼 제거 등 광범위한 생물학적 과정에 관여한다. 대표적인 예로는 척추동물의 스테로이드 호르몬 합성에 관여하는 아드레노독신 환원효소, 소포체에 위치한 사이토크롬 P450 환원효소, 세포 호흡과 에너지 생산에 핵심적인 역할을 하는 여러 탈수소효소 등이 있다.
발견 역사
플라보단백질은 1879년 우유에서 밝은 노란색 색소로 처음 분리되었으며, 당시에는 "락토크롬(lactochrome)"이라고 불렸다. 1930년대 초에 이 색소가 다양한 생물학적 시료에서 분리되었고 비타민 B 복합체의 구성 요소로 인식되었다. 그 구조는 1935년에 보고되었으며, 리비톨 곁사슬과 공액 고리 시스템의 노란색에서 유래하여 리보플라빈이라는 이름이 붙여졌다.
효소의 보조 인자로 플라빈이 필요하다는 첫 번째 증거는 1935년 후고 테오렐(Hugo Theorell)과 동료들에 의해 제시되었다. 이들은 세포 호흡에 필수적인 효모의 노란색 효소가 주효소와 색소 성분으로 분리될 수 있으며, 두 성분을 혼합해야만 NADH 산화 활성이 회복됨을 입증하였다. 이후 D-아미노산 산화효소에 대한 실험을 통해 두 번째 형태의 플라빈 보조 인자인 FAD가 확인되었다.
