콜레스테롤의 체내 합성 – Cholesterol biosynthesis

세포막을 이루는 3가지 지질에 포스포글리세리드(Phosphoglyceride), 스핑고지질(Sphingolibid), 스테롤(Sterol)이 있다고 하였습니다. 이번 글에서는 동물 세포의 주요 스테롤인 콜레스테롤(Cholesterol)의 합성 과정에 대해 알아보도록 하겠습니다.

콜레스테롤(Cholesterol)은 주로 간에서 합성됩니다.  콜레스테롤 합성의 시작은 acetyl gruop을 가진 acetyl CoA 3개 분자가 결합하여(acetyl CoA에서 1개 + acetoacetyl CoA에서 2개) HMG-CoA를 형성하는 것입니다.
생성된 HMG-CoA는 메발론 산염(Mevalonate)로 변합니다. 이 때 효소 HMG-CoA reductase 가 쓰이게 됩니다. 콜레스테롤을 합성하는 전 과정에서 이 과정이 속도 결정 단계(rate-controlling step)입니다. 따라서 이 과정이 콜레스테롤의 합성량을 조절하는 데에 큰 영향력을 갖습니다. HMG-CoA reductase 는 보통 소포체(ER;Endoplasmic Reticulum)의 막관통 단백질입니다. HMG-CoA를 소포체 막에 고정시키는 8개의 α-나선(α-helix)중 5개가 소위 ‘스테롤 감지 부위'(sterol sensing domain)이라 불리는 곳으로 세포 내의 콜레스테롤 수치를 감지할 수 있습니다. 콜레스테롤 수치가 높으면,  콜레스테롤이 스테롤 감지 부위에 많이 결합하여 HMG-CoA가 다른 소포체막관통 단백질인 Insig-1과 Insig-2와 결합을 이루게 되는데, 이는 유비퀴틴(ubiquitin)에 의한 HMG-CoA의 분해를 유도합니다. 이런 식으로 콜레스테롤의 합성량을 조절하게 되는것 입니다.

메발론 산염(Mevalonate)은 여러 반응을 거쳐 이소펜틸 파이로인산염(isopentyl-pyrophosphate;IPP)으로 변합니다. IPP는 콜레스테롤을 비롯한 다른 많은 지질로 변할 수 있습니다. 그 중에서 6개의 IPP가 압축되어 스쿠알렌(Squalene)을 형성하고, 소포체(ER) 막에 위치한 효소의 작용으로 스쿠알렌이 콜레스테롤로 변하게 되는 것입니다.

콜레스테롤 생성 과정

이런 식으로 합성된 콜레스테롤은 소낭(vesicle)에 의해 바로 막으로 운반되거나 소포체 막의 단백질에 의해 운반되거나 작은 지질 운반 단백질(lipid transfer protein)에 의해 필요한 곳으로 보내집니다. 이 세 방법 모두 정확한 과정은 알려지지 않았지만 각각의 세포막마다 콜레스테롤의 비율이 다르다는 사실은 생체 막의 특징에 많은 영향을 미치고 있습니다.

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