메발론산 경로
메발론산 경로 (Mevalonate pathway, MVA pathway)는 진핵생물, 고세균, 그리고 일부 세균에서 아이소프레노이드(isoprenoid)를 생합성하는 중요한 대사 경로이다. 아이소프레노이드는 스테롤(콜레스테롤 등), 테르페노이드, 카로티노이드, 퀴논 등의 다양한 생체 분자의 전구체 역할을 한다. 따라서 메발론산 경로는 세포의 생존과 기능에 필수적인 역할을 수행한다.
개요
메발론산 경로는 아세틸-CoA를 시작 물질로 사용하여 일련의 효소 반응을 거쳐 아이소펜테닐 피로인산(Isopentenyl pyrophosphate, IPP)과 다이메틸알릴 피로인산(Dimethylallyl pyrophosphate, DMAPP)을 생성한다. IPP와 DMAPP는 이소프렌 단위의 활성화된 형태이며, 이들이 축합되어 다양한 아이소프레노이드를 형성한다.
단계
메발론산 경로는 크게 다음의 단계로 구성된다.
- 아세틸-CoA 축합: 두 분자의 아세틸-CoA가 아세틸-CoA 아세틸트랜스퍼레이스(ACAT)에 의해 축합되어 아세토아세틸-CoA를 생성한다.
- HMG-CoA 합성: 아세토아세틸-CoA가 HMG-CoA 합성효소에 의해 아세틸-CoA와 축합되어 3-하이드록시-3-메틸글루타릴-CoA (HMG-CoA)를 생성한다.
- 메발론산 환원: HMG-CoA가 HMG-CoA 환원효소(HMGCR)에 의해 메발론산으로 환원된다. 이 단계는 경로의 속도 결정 단계이며, 콜레스테롤 생합성 조절의 주요 지점이다.
- 메발론산 인산화: 메발론산이 메발론산 키나제(MK)에 의해 인산화되어 5-포스포메발론산을 생성한다.
- 디포스포메발론산 합성: 5-포스포메발론산이 포스포메발론산 키나제(PMK)에 의해 인산화되어 5-피로포스포메발론산을 생성한다.
- IPP 이성화: 5-피로포스포메발론산이 피로포스포메발론산 탈카복실화효소(MVD)에 의해 탈카복실화 및 탈수되어 IPP를 생성한다.
- IPP 이성화: IPP 이성화효소(IDI)에 의해 IPP는 DMAPP로 이성화된다.
조절
메발론산 경로는 다양한 수준에서 엄격하게 조절된다. 특히 HMG-CoA 환원효소는 스테롤, 비스테롤 아이소프레노이드, 그리고 호르몬에 의해 활성과 발현이 조절된다. 또한, 유비퀴틴화-단백질 분해 경로를 통해 HMG-CoA 환원효소의 단백질 수준이 조절되기도 한다.
임상적 중요성
메발론산 경로는 콜레스테롤 생합성의 주요 경로이므로, 고지혈증 치료제인 스타틴은 HMG-CoA 환원효소를 억제하여 콜레스테롤 수치를 낮춘다. 또한, 메발론산 경로는 다양한 질병, 특히 암과 관련되어 있으며, 경로의 특정 효소를 표적으로 하는 항암 치료법 개발에 대한 연구가 진행 중이다.
참고 문헌
- Goldstein, J. L., & Brown, M. S. (1990). Regulation of the mevalonate pathway. Nature, 343(6257), 425-430.
- Stoker, A. W. (2005). Kinetworks™: A tool for visualising signalling pathways. Biochemical Society Transactions, 33(6), 1305-1308.