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주요 아미노산
단백질
여러 종류의 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결된 분자 물질이다. 합성 아미노산은 2 가지 stereoisomer가 존재한다. D-form과 L-form이다. 생합성 아미노산은 L-form이다. 인체에서 이용 가능한 D-form은 메치오닌과 페닐알라닌 2 종류뿐이다. 이들 아미노산은 신체에서 L-form으로 전환된다.
단백질의 빌딩블럭은 20개의 아미노산이다. 그러나 단백질 구성원이 아닌 아미노산도 매우 중요한 기능을 한다. Creatine, Carnitine, Citruline, Betaine, Ornithine, Taurine (3C BOT) 등이 단백질을 구성하지 않는 아미노산이다.
단백질 구성 아미노산 20 종류 중에서 신체 내 합성이 불가한 PVT,TIM HALL을 필수 아미노遠繭箚?한다.
유황 함유 아미노산(Sulfur-containing amino acid)
시스테인(cysteine)이 대표다. 유황 함유 아미노산은 항 염 및 항 산화 기능이 있다. 필수 아미노산인 메치오닌도 유황을 함유한다. 이들 아미노산은 항 염, 항 산화, 해독 기능을 한다. Taurine과 glycine도 해독 기능이 있다
유황화(Sulfation)
Cysteine은 호모시스테인에게 메틸기를 제공하여 메치오닌으로 전환시키며 Phase II 해독 경로에서 sulfation시켜 소변으로 배설시킨다. 비 수용성 물질을 sulfation시키면 수용성 물질로 바뀐다.
Cysteine은 글루타치온 합성 도무미이며 글루타치온은 해독 및 항 산화 기능에 중요하다. Sulfation은 세포막에서 황화된 활성 당 단백질을 생성하여 세포간 신호 및 의사 소통에 활용된다.
메치오닌은 SAMe로 전환되어 수많은 대사 경로에서 메틸기를 제공하며 베타인은 호모시스테인에 메틸기를 공여하여 메치오닌으로 전환시킨다. DNA가 메틸화되면 DNA 발현을 조절하며 DNA 메틸화가 감소하면 암 등을 발병할 수 있다. 메치오닌이 호모시스테인이 되면 동맥 경화증 발병 위험이 높아진다. 호모시스테인의 과다 생성 원인은 1)B9,12 결핍 2)시스타시오닌 베타-합성 효소 및 MTHFR 결핍 등이다. B6,9,12, 베타인은 메틸화 경로가 자극되어 호모시스테인 수준이 떨어진다.
아미노산 포합 반응(AA Conjugations)
해독은 내인성, 외인성 독성물질을 제거하는 기능이다. 해독 반응은 지용성 물질을 수용성 물질로 전환시키는 일련의 반응이다. 대부분의 독성물질은 2 단계 해독 과정을 밟는다.
가) Phase I 활성화: 산소를 이용하여 독성물질의 활성부위를 생성한다
나) Phase II 포합: 생성된 활성 부위에 수용성 물질을 붙이는 과정이다. 수용성 물질을 부착시키는 방식은 유황화(sulfation), 글루타치온 포합(glutathione conjugation), 아미노산 포합 등이다. 예를 들면 벤조산(Benzoic acid)을 글라이신(glycine)으로 포합시키면 수용성 마뇨산(hippuric acid)을 생성하는 것이다.
글라이신은 Phase II 포합 아미노산이다. 글라이신(Glycine) 생체 내 변환(biotransformation)은 아스피린, 페닐아세트산(phyenyl acetic acid)등 카복시산 및 이종원자 고리 아민(heterocyclic amine)에 중요한 기전이다. 또한 tripeptide 및 글루타치온 생성에 역할을 한다.
Taurine은 유황 대사의 최종 산물(포유류)로 단백질 성분은 아니다. 동물 조직(근육, 혈소판, CNS 등)에 가장 풍부한 유리 아미노산으로 phase II 해독기능 및 담즙산 포합 반응에 필요하다. 심근, 혈소판, 발육 중인 신경계의 칼슘 이용도를 조절하며 신경전달 물질(glutaurine=gamma-L-glutamyl-taurine) 성분이며 항 산화 기능이 있다.타우린은 영아, 장 영양(enteral nutrition) 중인 사람, B6, 메치오닌, 시스테인 결핍자에게는 조건부 필수 아미노산이다. 고 나트륨 혈증, 탈수, 외상에 도움이 된다. 흔히 섭취하는 식용 식물에는 들어 있지 않다.
Arginine은 요소 사이클(Urea cycle)에서 없어도 무방한 물질이다(dispensable) 그러나 아미노산 섭취가 많을 때 arginine은 필수가 된다(indispensable). 이때 arginine이 없는 식이를 하면 고 암모니아 혈증이 된다.
Arginine은 NO 신호 전달 경로에서 없어도 무방한 물질이다.
NO는 NOS에 의해 arginine으로 만든다. cNOS(constitutive, 구조상의)는 칼슘 의존적이며 내피, 신경 조직, 혈소판에 존재하며 iNOS(inducible)는 칼슘 비의존적이며 면역 세포, 혈관 평활근 세포, 내피 세포, 근육 세포에 존재한다.
NO는 면역 기능, 신경 기능, 심혈관 기능 조절자(mediator)로 shock, 고혈압, 뇌졸증, 신경 퇴행성 질환과 관련이 있다. Arginine을 보충하면 NO 생성을 증가시켜 면역 기능 및 심혈관 내피 기능이 개선된다.
Citruline
고 암모니아 혈증 방지에 유용하며 산화 질소 매개 기능을 조절한다. 수박에 많다. 수박 100 그람 서빙 당 100mg이 들어 있다.
측쇄 지방산(BCAA)
1) 단백질 합성을 직접 자극한다
2) 미토콘드리아에서 완전 산화시켜 에너지를 생성한다
3) 간에서 지질 및 케톤체 전구물질로 작용한다.
4) 미토콘드리아는 호기성 에너지 생성을 위해 우선적으로 BCAA를 미토콘드리아 막으로 이동시킨다
5) 근육 단백질 비축량 유지에 핵심적 역할을 한다.
트립토판은 세로토닌 전구체다
 크레아틴
1) 간과 신장에서 arginine과 glycine으로 생합성한다.
2) 크레아틴은 대부분 골격 세포로 이동하여 Phosphocreatine으로 인산회되어 근육 에너지를 비축시킨다
카니틴(carnitine)
1) 지방산과 pyruvate를 미토콘드리아로 운반하고 미토콘드리아에서 생긴 폐기물을 세포질로 빼낸다.
2) 라이신(lysine)을 카복실화 및 메틸화시켜 합성된다. 이때 B3, 6, C, 철을 cofactor로 요구한다.
3) 일부 유기산(propionic acid, isovaleric acid,3-methylglutaric acid, octanoic acid, pivalic acid, valpoic acid등)을 해독시킨다
글루타민(Glutamine)
1) 신체에 가장 풍부한 아미노산이다.
2) 2개의 질소 모이어티(moiety)를 함유한다
3) 알라닌과 결합하여 순환 아미노산 질소의 반 이상을 운반한다.
4) 주된 질소 운반자(carrier)이다. 장기 사이에 아미노산을 교환하는 nitrogen shuttle이다.
5) 장 상피 세포, 섬유아 세포 등 분열이 신속한 체세포가 글루타민을 사용한다. 장점막 세포, 임파구, 대식세포는 호흡 연료로 글루타민을 우선 연료로 사용한다.
6) 당질 코티코이드 투여 등 이화대사 상태에서 장 점막 세포가 장관 강 및 혈류에서 글루타민 흡수가 증가된다.
7) 산 염기 균형 조절에 사용되며 소변 암모니아의 전구체다
8) 핵산, 아미노슈가, 단백질의 전구물질이며 조건부 필수 아미노산이며 손상, 패혈증, 염증 등 스트레스 관련 아미노산이다.
글루탐산염(Glutamate)
1) 뇌 흥분성 아미노산이다
2) CNS에는 30종 이상의 신호 전달 물질이 있다(aspartate, glutamate, glycine, GABA 등 아미노산)
3) 특이 세포막 수용체와 상호 반응하여 인지 기능, 기억력, 움직임, 감각에 관여한다
4) 흥분성 신호의 주 기전은 칼슘 이동이다. 글루타메이트가 신경 세포에 작용하여 세포 내 칼슘 농도를 증가시키면 세포 내 효소가 활성화되기 때문이다(세포 내 효소: 단백질 키나제 C, 칼슘/칼무둘린 의존성 단백질 카나제 II, Phospholipase, Protease, Phosphatase, NOS, Endonuclease, Ornithine decarboxylase, Xanthine oxidase등)
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