인지질

세포막의 지질 이중층 (lipid bilayer)를 구성하는 인산화된 지질 

목차

인지질은 지질 (lipid)의 일종으로서 세포막의 지질 이중층 (lipid bilayer)을 구성하는 막 지질 (membrane lipid)에 다량 분포하여 우리 몸에서 가장 흔하게 볼 수 있는 막지질 성분이다. 친수성 (hydrophilic)의 머리 그룹 (head group)과 두 개의 지방산으로 구성된 소수성 (hydrophobic)의 꼬리 그룹 (tail group)으로 구성되어 있다 (그림 1). 지주 (backbone) 성분은 글리세롤이 대부분이며 일부는 스핑고신 (sphingosine)인 경우도 있다. 글리세롤 지주 성분의 포스파티딘산 (phosphatidic acid)에 에탄올아민, 세린, 콜린이 각각 붙은 포스파티딜에탄올아민, 포스파티딜세린, 포스파티딜콜린, 그리고 스핑고신 지주성분에 콜린이 붙은 스핑고마이엘린 (sphingomyelin), 이상의 4종류의 인지질이 가장 중요한 막인지질 성분이다. 이외에도 이노시톨 및 글리세롤이 각각 붙은 포스파티딜이노시톨, 포스파티딜글리세롤 등도 인지질에 포함된다. 

한편 미토콘드리아에는 카디로리핀이라는 글리세롤이 포스파티딘산 2개와 결합한 특수한 형태의 인지질이 있으며 이는 미토콘드리아 내막 (inner membrane) 상에 존재하면서 시토크롬 c (cytochrome c)와 결합하는 등 미토콘드리아 기능 유지에 필수적인 역할을 한다 (1, 2).  

그림 1. 인지질의 구조. 적색 부분이 친수성의 머리 그룹이고 나머지 부분이 지방산이 부착된 소수성의 꼬리 부분이다. 머리 그룹이 콜린이면 그림에서 처럼 포스파티딜콜린이 되며, 에탄올아민 또는 세린이면 각각 포스파티딜에탄올아민, 포스파티딜세린이 된다. 지주 (backbone) 성분은 이와 같이 글리세롤인 경우가 대부분이나 스핑고신으로 이루어 진 경우도 있다 (스핑고마이엘린) (출처, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Lecithin). 

인지질의 가장 중요한 성질은 양친매성 (amphiphilic)이라는 점이다. 머리 그룹은 친수성, 꼬리 그룹은 소수성이어서 전자는 극성, 후자는 비극성 성질을 갖는다. 이 성질에 의해 인지질은 자발적으로 수용액에서 이중 층을 형성하게 된다. 즉 소수성 꼬리 그룹이 안쪽에 위치하고 친수성 머리 그룹이 양쪽 바깥쪽에 위치하게 되며, 이 성질에 의해 인지질이 세포막 형성의 중요 성분이 된다 (그림 2). 

그림 2. 인지질로 구성된 지질 이중층. 소수성 꼬리 그룹이 안쪽에 위치하여 서로 마주보고 친수성 머리 그룹이 양쪽 바깥쪽에 위치하여 외부와 접촉하게 되어 세포막 형성의 기본을 이루게 된다.

인지질의 역사는 가장 세포막에 흔한 인지질인 포스파티딜콜린의 역사와 같다. 프랑스 화학자 Nicholas Gobley가 1874년 난황에서 처음 포스파티딜콜린을 분리하고 난황이라는 말을 뜻하는 그리스어 lekithos를 따라 레시틴이라고 명명한데서 기원한다.  

인지질이 풍부한 음식은 달걀노른자, 이유, 생선 알, 콩, 해바라기 씨 등이며 음식마다 인지질의 종류 및 분포는 다르다.    

인지질 중에서 포스파티딜이노시톨은 세포 내의 신호 전달에 중요한 역할을 한다. 세포막의 무스카린 수용체 등 여러 수용체가 리간드 (ligand)에 의해 자극되면 G 단백질 (G protein)과의 작용을 통해 포스포리파제 C (phospholipase C)가 활성화되고 이에 의해 4,5-이인산 포스파티딜이노시톨 [phosphotidylinosinol (4,5)-bisphosphate, PIP₂]이 삼인산 이노시톨 (inositol triphosphate, IP₃) 및 디아실글리세롤 (diacylglycerol, DAG)로 분해된다. 이 과정을 통해 생성된 삼인산 이노시톨에 의해 소포체 (endoplasmic reticulum) 상의 삼인산 이노시톨 수용체와 결합하면 소포체의 Ca²⁺이 세포질 안으로 유입되어 세포질 내 Ca²⁺ 농도가 증가한다. 디아실글리세롤에 의해서는 protein kinase C가 활성화되는 경로가 Yasutomi Nishizuka에 의해 밝혀진 바 있으며 세포 내 신호 전달의 대표적 경로로 인정되고 있다.      

지질 (lipid), 지질 이중층 (lipid bilayer), 막지질 (membrane lipid), 스핑고마이엘린 (sphingomyelin), 카디오리핀 (cardiolipin).      

1)   Alberts B et al. Molecular Biology of the Cells. 6^th edition. Garland Science 2015.p566-571.

2)   Alberts B et al. Molecular Biology of the Cells. 6^th edition. Garland Science 2015.p572-575.