서로 다른 환경에 적응했다는 동위효소는 어떤 특징이 있는 효소인가요?
안녕하세요. 효소 중에는 서로 다른 환경에 적응한 다른 유전자로부터 만들어졌지만 동일한 반응을 촉매하는 동위 효소가 있다고 알고 있는데 이효소의 특징은 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요.
네, 질문해주신 "동위효소"란 서로 다른 유전자에 의해 만들어졌지만 동일한 효소 작용(즉, 같은 기질에 작용하여 같은 산물을 생성하는 촉매 기능)을 하는 효소 단백질을 말하는 것인데요, 하지만 이 효소들은 완전히 똑같지 않고, 구조·조직 분포·조절 방식 등에서 차이가 있기 때문에 특정 환경이나 생리적 조건에 더 잘 적응할 수 있습니다. 우선 동위효소는 유전자 중복(gene duplication)이나 진화 과정에서 생긴 서로 다른 유전자에서 유래하는데요, 따라서 아미노산 서열과 단백질 구조가 조금씩 다릅니다. 또한 모두 같은 화학반응(동일한 기질 → 동일한 생성물)을 촉매하지만, 반응속도 상수(Km, Vmax), 최적 pH, 온도 안정성, 조절인자 감수성 등이 달라 환경 적응성이 다른데요 예를 들어서 어떤 동위효소는 저산소 환경에서 잘 작동하고, 다른 것은 고산소 환경에서 더 잘 작동합니다. 또한 동위효소는 생체 내 다른 조직에서 각각 발현되어 세포의 요구에 맞는 대사를 지원하는데요, 예를 들자면 젖산탈수소효소(LDH)는 근육형(LDH-M)과 심장형(LDH-H) 동위효소가 있는데, 근육형은 무산소 환경에서 젖산을 잘 생성하도록 특화되어 있고, 심장형은 산소가 풍부한 환경에서 피루브산을 잘 산화시키도록 특화되어 있습니다. 감사합니다.
1명 평가동위효소는 한 생물체 내에서 동일한 반응을 촉매하지만, 유전적으로 다른 기원을 가진 효소들을 말합니다.
일반적으로 유전자 중복을 통해 형성되며, 조직이나 발달 단계에 따라 다르게 발현되기 때문에 특정 환경에 더 효율적으로 적응할 수 있게 해줍니다.
먼저 동위효소는 아미노산 서열이 다릅니다. 이로 인해 3차원 구조에 미세한 차이가 발생하며, 이 차이는 전기영동과 같은 실험을 통해 구분할 수 있습니다.
또한 같은 기질에 작용하고 동일한 생성물을 만들지만, 반응 속도나 기질 친화도와 같은 효소 역학적 특성에서 차이를 보입니다. 예를 들어, 어떤 동위효소는 낮은 기질 농도에서 더 효율적으로 작용하고, 다른 동위효소는 높은 기질 농도에서 더 잘 작용할 수 있는 것입니다.
그리고 동위효소는 특정 조직이나 세포 소기관에 존재하며, 각 조직의 대사적 요구에 맞게 조절되며, 세포가 다양한 환경 조건에 적응하는 데 도움을 줍니다.
특히 의학적인 진단으로 본다면 특정 조직에 손상이 발생하면 그 조직에 특이적인 동위효소가 혈액으로 방출되기 때문에 혈액 검사를 통해 특정 동위효소의 농도를 측정하면 어느 조직에 문제가 생겼는지 진단할 수도 있습니다.
동위효소는 동일한 기능을 수행하지만 유전자와 단백질 구조가 다른 효소로, 온도나 산성도(pH) 등 특정 환경에 적응하여 최적의 활성을 나타내는 특징이 있습니다. 예를 들어, 젖산 탈수소효소(LDH)의 여러 동위효소들은 산소가 부족한 환경과 풍부한 환경에서 각각 다른 특성을 보여주며 대사 효율을 조절합니다. 이러한 특성 때문에 동위효소는 생명체가 다양한 환경에 적응하는 기작을 연구하는 데 중요한 지표로 활용됩니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
동위효소는 서로 다른유전자에서 기원했지만, 동일한 기질, 반응을 촉매하고 조직ㅌ특이성, 발달단계, 환경조건에따라 발현이 달라집니다. 그래서 같은 대사경로라도 조절유연성이나 환경적응성을 높이는 특징을 가진다고 볼 수 있습니다.
감사합니다.