대사체

대사체(Metabolome)는 대사물질을 의미하는 metabolite와 전체를 의미하는 접미어 –ome이 결합하여 만들어진 합성어로 생물학적 표본 내에서 발견되는 소분자 화합물의 총합을 의미한다.

여기서 소분자 화합물이란 분자량이 1500 Da 미만인 대사산물을 의미한다. 단백질, RNA, DNA와 같은 매우 큰 고분자들은 대사 산물로 정의 되지 않으며 대사체에 포함되지 않는다. 생물학적 표본은 작게는 세포 단위에서 크게는 조직, 조직 추출물, 체액 또는 전체 생물체가 될 수 있다.

대사체는 생물체의 유전체와 그것이 속한 환경 사이에서의 상호작용을 반영한다. 대사체는 개개인의 호르몬 상태와 같은 내적 요인이나 낮의 길이와 같은 외부요인 모두에 의해 영향 받을 수 있어 가변적이다.

목차

대사체로 구분되는 소분자 대사 산물은 내인성 대사 산물(endogenous metabolite)과 외인성 대사 산물(exogenous metabolite)로 구성된다.

내인성 대사산물은 생물체 내에서 자연스럽게 생성되는 소분자 대사 산물을 뜻하며 아미노산, 유기산, 핵산, 지방산, 아민, 당류, 비타민, 조효소, 색소, 항생제 등이 포함된다. 외인성 대사 산물은 생물체 내에서 자연스럽게 생성될 수 없는 약물, 환경오염물질, 식품첨가제, 독소 등을 포함한다.

내인성 대사체는 일차 그리고 이차 대사산물로 이루어져 있다. 세포의 성장, 분화 그리고 생식에 직접적으로 연관되는 대사산물들을 일차 대사 산물, 세포의 생존에 필수적이지는 않지만 생존에 도움을 줄 수 있는 물질로 항생제, 색소 등이 이차 대사 산물에 포함된다..

유전체학, 전사체학, 단백질체학, 대사체학의 분석 대상 및 방법. (출처: GettyimagesKorea)

대사 과정 중 발생하는 소분자 대사산물 전체에 대하여 종합적인 연구를 하는 학문으로써 특정순간에 세포내에서 일어나는 생리학적, 대사적, 화학적 현상에 대한 정보를 제공한다.

대사체학은 그 분석방법의 복잡성으로 인해 시스템 생물학 기술들을 나타내는 오믹스 계에서 비교적 늦게 등장하여, 1998년 처음 ‘대사체’라는 용어가 등장하였다. DNA와 RNA와 다르게 대사 산물들은 증폭될 수 없으므로 극소량의 화합물들을 감지하기 위해서는 아주 민감한 방법들이 요구된다. 살아있는 세포에서는 몇 초 동안에 대사물의 양이 달라질 수 있으며, 대사 산물들은 매우 많은 양의 다양한 구조를 가진다.

대사산물은 핵자기공명분석법(NMR spectroscopy)과 질량 분석법(mass spectrometry) 등을 포함한 많은 기술들에 의하여 측정된다. 대부분의 질량 분석법은 화합물 분리를 용이하게 하기 위해 다양한 형태의 액체(liquid chromatography) 또는 가스 크로마토그래피(gas chromatography), 모세관 전기영동(capillary electrophoresis) 등과 결합되어 사용된다. 각각의 방법은 사용된 기계나 방법에 따라 순간에 50-5000가지의 서로 다른 대사산물들을 규명할 수 있다. 전체 범위에 대한 대사산물을 분석하기 위해서는 단일 분석방법만으로는 가능하지 않다.

잘 알려진 대사체 데이터 베이스로는 인간 대사체 데이터베이스(HMDB), 효모 대사체 데이터베이스(YMDB), 대장균 대사체 데이터베이스(ECMDB)등이 있다.

인간 대사체 데이터베이스에는 당류부터 펩타이드와 조효소에 이르기까지 42000가지 이상의 대사 산물들이 보고 돼있다. 그러나, 총합은 이보다 훨씬 높을 것으로 예상된다.

인간 대사체 분석은 세포 내 반응, 방어 기작 및 항상성에 관한 연구 등을 가능하게 한다. 다양한 대사 산물들에 대한 분석을 통해 대사체를 질병 진단 도구 또는 개인 맞춤형 제약 개발에 활용할 수 있다.

외적, 내적 요인에 의해 변화하는 대사체와 표현형 간의 관계 ()

한지숙/서울대학교

최형태/강원대학교