1. 개요
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| 구상 리포좀의 인지질2중층의 그래픽 예시 |
phospholipid
인지질은 인산으로 된 머리 부분과 지방산으로 된 꼬리 부분으로 구성되며 인산은 극성, 지방산은 무극성이다. 즉 일종의 계면활성제인 셈.[1] 이 때문에 극성인 물이 풍부한 세포 안팎에서 친수성인 머리 부분은 각각 세포의 안과 밖을 향하고 소수성인 꼬리 부분은 서로 마주보는 방식으로 서로 2중층을 형성한다.[2] 지질은 세포막 구성 외에도 세포 신호 전달, 세포 자멸사, 막 단백질의 기능 유지 등 다양한 생리학적 과정에 필수적이다. 최근 연구에 따르면 인지질의 변형이 여러 질병과 연관되어 있으며, 이를 이용한 치료법 개발이 활발히 진행 중이다.
2. 역할
세포막, 핵 등 세포질 성분의 구성요소이며 여기에 관련된 대사 과정과 밀접한 관계가 있다. 또한 지방의 운반이나 흡수 등에도 관계되어 있다. 그 중에서 인지질(Phospholipid)은 진핵세포의 세포막으로 주로 쓰이는데 대표적으로 세포막은 주로 인지질 이중층으로 구성되어 있으며 인지질뿐만 아니라 막단백질 등 다양하게 구성되어 있다.3. 구성
인지질 (Phospho Lipid)은 글리세로인지질(Glycerophospho lipid)과 스핑고지질(Sphingo Lipid)로 구성되어 있으며, 글리세로인지질은 글리세롤 3인산(Triacylglycerol)에서 파생된 세포막에서 가장 풍부한 인지질이다.전형적인 글리세로인지질(Glycerophospho lipid) 분자는 지방산 가지(Fatty acid based acyl chain)가 글리세롤 인산 (Glycerol phosphate)의 두 하이드록실 기(-OH) 그룹과, 에스터 결합(ester bond)을 하고 있는 소수성 가지, 인산기가 붙은 친수성(극성)부분으로 이루어져 있다. 스핑고지질(Sphingo Lipid)는 스핑고신 (Sphingosine)의 아미노 알콜 (Amino alcohol)의 아미노기에 가장 긴 지방산이 붙어 있는 구조다.
또한 스핑고지질(Sphingo Lipid)는 크게 두가지로 나뉘는데, 각각 세라마이드(Ceramide)와 스핑고미엘린(Sphingomyellin)이 있다.
4. 유동 모자이크 모델
유동 모자이크 모델(流動mosaic model)은 인지질의 이중층 막 위에 유동성 있는 단백질 분자가 분포해 있다고 설정함으로써 인지질 이중층(phospholipid bi-layer)을 설명하는 이론이다. 싱어(S.J. Singer)와 니콜슨(G.L. Nicolson)이 제안했으며 이에 따르면 생체내의 세포막 등의 구조에 관한 이해의 틀을 쉽게 모형화하여 제공할수있다.[3]4.1. 룸(room)
싱어(S.J. Singer)와 니콜슨(G.L. Nicolson)이 제안하는 유동 모자이크 모델(流動mosaic model)에 따르면 세포의 외부와 내부를 경계짓는 세포막구조뿐만아니 세포소기관들의 내외부를 갖는 방(room)구조를 쉽게 이해할수있다. 여기서 방(room)구조란 간단히 외부와 내부를 경계짓는 기능의 것뿐만아니라 열쇠와 자물쇠가 달린 방문(door,房門)같은 기능도 포함된다. 이로써 세포막이 갖는 세포막을 통한 물질 출입이 상황에 따라 제한적으로 일어날수있다는 선택적 투과성을 쉽게 이해해볼수있다.5. 인지질 2중층
인지질 2중층(phospholipid bi-layer)은 일반적으로 1개의 포스파티딜콜린(Phosphatidyl Choline)가 한 쌍을 이루는 주요 프레임에 기반한다고 알려져있다.| | |
| 세포막의 주요 뼈대(backbone) 인지질2중층 | 인지질 2중층의 주요 뼈대(backbone) 포스파티딜에탄올아민(Phosphatidyl Ethanolamine)[4]1개 |
6. 종류
- 포스파티딜에탄올아민(PE,Phosphatidyl Ethanolamine): 세포막 약 30%를 차지.
- 포스파티딜콜린(PC,Phosphatidyl Choline): 세포막 약 27%를 차지.
- 스핑고마이엘린(SM,Sphingo Myelin): 세포막 약 23%를 차지.
- 포스파티딜세린(PS,Phosphatidyl Serine): 세포막 약 15%를 차지.
- 포스파티딜이노시톨(PI,Phosphatidyl Inositol): 세포막 약 5%를 차지.
(절대적이지는 않다. 대부분의 분포가 어렴풋이 이렇다는 것. 가령 뉴런의 인지질 구성은 다소 틀리다.)
PE, PS, PI는 안쪽 층에 더 많이 존재하며 PC, S(P)M은 바깥쪽 층에 더 많이 존재한다. 특이적으로, 세포자멸사가 진행되는 세포에서는 PS가 바깥쪽 층으로 이동하며 이는 일종의 표지자가 된다.
7. 스핑고 지질
스핑고 리피드(sphingolipid) 또는 스핑고지질은 하나의 극성 머리와 두 개의 비극성 꼬리를 가진 막 지질이다. 긴 쇄사슬의 아미노알코올스핑고신(aminoalcoholsphingosine 줄여서 스핑고신)을 포함하여 주요하게 형성되는 스핑고마이엘린(Sphingo Myelin),강글리오시드(ganglioside),세라미드, 세레브로시드 등이 있으며 신경 조직의 지질 신호전달과 관련해 주요 구성 성분이다. [5]8. 최근연구
최근 Cell 저널에 발표된 연구에 따르면, 두 개의 다불포화 지방산 꼬리를 가진 인지질이 페롭토시스(세포 사멸의 일종)를 촉진한다는 사실이 밝혀졌다. 이 발견은 특정 인지질이 세포 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 보여주며, 세포 사멸 경로를 표적으로 하는 의학적 치료에 대한 새로운 가능성을 제시한다. 이 연구는 국제 연구진에 의해 수행되었고, 질병에서의 세포 사멸을 이해하고 조작하는 데 중요한 영향을 미칠 수 있다. Phys.org인간 모유 인지질의 구성, 효능 및 이를 유아용 조제분유에서 모방하려는 노력에 대해 검토한 연구가 있었다. 이 연구는 Food & Function 저널에 게재되었으며, 인지질이 유아의 인지 발달을 증진하고, 면역 기능을 조절하며, 콜레스테롤 수치를 낮추는 데 중요한 역할을 한다고 강조한다. 진전에도 불구하고, 현재의 유아용 조제분유는 여전히 자연 인간 모유 인지질과 크게 다르다는 점. 이 리뷰는 이 분야의 현재 상태와 미래 연구 방향에 대한 종합적인 개요를 제공한다. Royal Society of Chemistry
9. 관련 문서
[1] 실제로 인지질은 마요네즈를 만들 때 유화(乳化) 과정을 위해 필수로 들어간다.[2] 극성인 물질끼리는 정전기적 인력이 작용하기 때문에 극성인 머리 부분은 극성인 물에 대해 더 강한 인력을 가지게 되고, 따라서 친수성을 띄게 된다. 꼬리 부분은 무극성이기 때문에 인력이 약하고 소수성을 띄는 것이다.[3] Science. 1972 Feb 18;175(4023):720-31. doi: 10.1126/science.175.4023.720.The fluid mosaic model of the structure of cell membranes ,S J Singer, G L Nicolson ,PMID: 4333397 DOI: 10.1126/science.175.4023.720[4] 1-Hexadecanoyl-2-(9Z-octadecenoyl)-sn-glycero-3-phosphoethanolamine 또는 1-16:0-2-18:1-phosphatidylethanolamine (PubChem CID 59834030) https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/59834030[5] \[MERCK\] 세포 신호전달 #