이노시톨 인지질

이노시톨 인지질(inositol phospholipids)은 다른 말로 포스포이노시티드(phosphoinositides)라고 불리기도 한다. 이는 세포막 지질 성분으로 세포신호 전달에 중요한 역할을 하는 인산화된 인지질이다. 이노시톨 인지질은 세포막을 구성하는 주 지질 성분 중 하나로 지방산과 인산화된 이노시톨이 결합되어 있는 상태이다. 세포막 구조를 유지하는 지질층에 해당하는 지방산부분과 세포막 주변의 지질 신호전달, 세포 신호전달 등의 기능을 수행하는 인산화된 이노시톨부분으로 나뉜다.

목차

이노시톨은 6개의 탄소로 이루어진 사이클로핵산(cyclohexane) 구조로 의자 모양으로 주로 존재하고 6개 탄소에서 모두 각각 하나씩의 수소 원자가 히드록실기(hydroxyl group, OH기)로 치환되어 있는 것을 말한다 (그림 1).

그림 1. 이노시톨 구조. (출처: 한국분자·세포생물학회)

포스파티딜이노시톨(PtdIns; phosphatidylinositol)은 진핵세포의 주요 인지질이다 (그림 2). PtdIns은 극성과 비극성 부위를 모두 포함하는 지질 성분이다. PtdIns은 글리세르인지질(phosphatidylglycerides)로 분류되며 글리세롤 뼈대와 두 개의 비극성 지방산 꼬리(fatty acid tails), 그리고 인산기가 극성 부위에 치환된 형태이다.

그림 2.포스파티딜이노시톨의 구조. ()

세포 내에서 PtdIns의 히드록실기(hydroxyl group) 중 3개는 서로 다른 조합으로 인산화될 수 있다. PtdIns 구조를 기본으로 하는 이들 지질 성분을 이노시톨 인지질(inositol phospholipid) 혹은 포스포이노시티드(phosphoinositides)라고 한다. 실제로 PtdIns은 인산화되어 포스파티딜이노시톨 4-인산(phosphatidylinositol 4-phosphate; PI-4-P), 포스파티딜이노시톨 비스인산(phosphatidylinositol bisphosphate; PIP₂), 포스파티딜이노시톨 삼인산(phosphatidylinositol trisphosphate; PIP₃) 등의 형태가 되어 세포 내 지질 신호, 세포 신호, 막 수송 등에 중요한 역할을 수행한다.

인지질은 크게 4가지 구성 성분으로 이루어진다. 이는 하나 이상의 지방산이 결합되어 있는 글리세롤 뼈대와 인산에 붙은 알코올이 결합된 형태를 띤다 (그림3A와 3C). 글리세롤 한 분자와 지방산 두 분자와 인산이 결합된 형태를 포스타티데이트(phosphatidate)라고 하는데, 인지질의 중심부위가 글리세롤 구조를 가지기 때문에 포스포글리세리드(phosphoglycerides)라 불리기도 하고, 글리세롤 뼈대로 두 개의 지방산과 인산화된 알코올이 결합된 형태이므로 디글리세롤 삼인산(diglycerol 3-phosphate)이라고도 한다 (그림 3B). 중심 부위 글리세롤의 1번 탄소와 2번 탄소의 히드록실 그룹은 두 지방산의 카르복시 그룹과 에스테르 결합을 하고 있고, 글리세롤 3번 탄소의 히드록실 그룹은 인산화된 알코올과 에스테르 결합을 하고 있다 (그림 3B).

이노시톨 인지질은 이노시톨의 3번, 4번, 5번 탄소 잔기의 히드록실기(hydroxyl group)가 하나 이상 인산화 되어 있는 것을 말한다 (그림 3D). 이처럼, 이노시톨의 히드록실기가 하나 이상 인산화되어서 포스파티데이트와 결합한 것을 이노시톨 인지질이라 부른다 (그림 3D). 이노시톨 인지질의 지방산부위는 소수성 성질을 띠므로 막지질과 결합되게 하는 반면에, 다른 부위는 친수성을 띠므로 신호분자들과의 상호작용을 용이하게 한다. 포스파티데이트는 세포막에 존재하고 여러 인지질의 전구체로서 작용하는데, 이노시톨 외에 다른 알코올 유도체로 아미노산 세린, 에타놀 아민, 콜린 등과 결합할 수 있다.

그림 3. 포스포이노시티드의 기본구조. (A) 글리세롤. (B) 포스파티데이트(phosphatidate). (C) 인지질의 기본구조. (D) 포스파티딜 이노시톨(3,4,5)-삼인산. (출처: 한국분자·세포생물학회)

포스포이노시티드는 7개의 서로 다른 인산화된 포스파티딜이노시톨(PtdIns) 유도체가 알려져 있으며 동물 세포에서 이들은 성장인자, 호르몬, 신경전달 물질, 빛 등 다양한 자극 인자에 의해 유도되는 신호전달 경로를 조절한다. 또한 포스포이노시티드는 가장 산성을 띠는 인지질로 알려져 있다.

동물세포에서 보고된 7개의 포스파티딜이노시톨 유도체는 다음과 같다.

포스파티딜이노시톨 일인산(Phosphatidylinositol monophosphates):

포스파티딜이노시톨 이인산(Phosphatidylinositol bisphosphates):

포스파티딜이노시톨 삼인산(Phosphatidylinositol trisphosphate):

이노시톨 인지질(inositol phospholipids), 포스파티데이트(phosphatidate), 글리세롤(glycerol), 지방산, 인산

Biochemistry (Lubert Stryer저, 6판)