스테로이드

스테로이드는 세포막의 주요한 성분이며 막 유연성을 좌우하고 세포 간에 신호 전달을 하는 기능을 한다. 네 개의 융합된 고리 구조가 주요 골격이며, 다수의 호르몬, 알칼로이드, 비타민이 스테로이드 구조를 가지고 있다. 식물, 동물, 진균류 등에서 수백여 개의 다양한 스테로이드가 발견된다. 모든 스테로이드는 동물과 진균류에서는 라노스테롤(lanosterol), 식물에서는 사이클로아르테놀(cycloartenol)로부터 만들어진다. 라노스테롤과 사이클로아르테놀은 트라이터펜(triterpene)인 스쿠알렌(squalene)으로부터 유래된다.

목차

사이클로펜타[a]페난트렌(cyclopenta [a] phenanthrene) 골격 또는 이 골격으로부터 한 개 이상의 결합 절개 또는 고리 팽창 혹은 고리 수축되어 파생된 골격을 가지는 화합물을 스테로이드라고 한다. 메틸기는 보통 C-10과 C-13 위치에 존재하고, C-17에는 알킬 곁가지가 존재할 수 있으며, 더 많은 여분의 탄소 원자가 존재할 수도 있다. C-3 위치에 한 개의 하이드록시기를 가지는 스테로이드는 스테롤(sterol)이라고 부른다.

스테로이드의 종류는 네 개 융합 고리 구조에 치환된 작용기와 고리의 산화도에 의해 나뉜다. 천연 스테로이드 그룹인 이화 작용 스테로이드(catabolic steroid)로는 글루코코르티코이드(glucocorticoid), 미네랄로코르티코이드(mineralocorticoid) 등이 있고, 동화작용 스테로이드(anabolic steroid)로는 안드로젠(androgen), 에스트로젠(estrogen), 제스타젠(gestagen) 등이 있다. 주로 소염제와 면역 억제제로 사용되는 합성 스테로이드(synthetic steroids)로는 하이드로코르티손(hydrocortisone), 코르티손 프레드니손(cortisone prednisone), 프레드니솔론(prednisolone), 플루드로코르티손(fludrocortisone), 메틸프레드니솔론(methylprednisolone), 트라이암시놀론(triamcinolone), 덱사메타손(dexamethasone), 베타메타손(betamethasone) 등이 있다.

다양한 스테로이드의 모핵 구조 및 이름

스테로이드는 구조상 왼쪽으로부터 6, 6, 6, 5각인 네 개의 고리가 융합된 특징적인 구조를 가지고 있으며, 이러한 17개의 탄소로 이루어진 네고리(tetracyclic) 화합물을 고네인(또는 스테란(steran))이라고 하며, 각각의 고리를 왼쪽부터 A, B, C, D 고리라고 부른다. 고리 A와 B가 융합되는 지점에 위치한 고네인의 5번 위치의 탄소를 다리목 탄소(bridge-head carbon)라고 부른다. 5번 위치의 수소가 평면 구조식에서 아래로 향한 화합물을 5-알파-고네인이라고 하고, 위로 향한 화합물을 5-베타-고네인이라고 하는데, 이 수소의 위치에 따라 고리 A의 회전 배열(conformation)이 완전히 달라지게 된다. 왼쪽 세 개의 6각 고리 화합물은 페난트렌(phenanthrene)의 포화된 형태를 가지고 있다. 네 개의 고리를 이루는 총 17개의 탄소에 대한 번호는 맨 왼쪽 고리의 융합되지 않은 윗 쪽의 탄소를 1번으로 해서 반시계 방향으로 두 개의 6각 고리를 돌아나가며 번호를 붙여 10번에서 마무리 된다. 그 다음 세 번째 6각 고리를 시계 방향으로 네 번째 5각 고리를 반시계 방향으로 17번에서 마무리된다.

고네인의 고리 C와 D의 13번 위치 다리목 탄소에 메틸이 치환된 구조이다. 에스트라다이올, 에스트론(estrone), 에스트라이올(extriol) 등이 있다.

고네인의 10번과 13번 위치에 메틸이 치환된 구조이다. 안드로스타놀, 안드로스타논, 안드로스테인다이올, 테스토스테론 등이 있다.

고네인의 17번 위치에 에틸이 치환되고, 10번과 13번 위치에 메틸이 치환된 구조이다. 코르티손(cortisone), 하이드로코르티손(hydrocortisone), 프로제스테론(progesterone) 등이 있다.

고네인의 17번 위치에 (R)-2-펜타닐이 치환되고, 10번과 13번 위치에 메틸이 치환된 구조이다.

고네인의 10번과 13번 탄소에 메틸기가 치환되고, 17번에 치환된 8개의 탄소가 도입되면 콜레스테롤의 기본 골격이 되는 콜레스테인 구조가 된다. 스테롤은 콜레스테인(cholestane) 고리 골격의 3번 위치에 하이드록시 작용기가 있다. 콜레스테롤, 라노스테롤(lanosterol), 스티그마스테롤(stigmasterol) 등이 있다.

스케로이드 구조의 고리 네 개 중 하나가 열린 구조를 가지고 있으며, 세코(seco-)는 라틴어로 '끊어버린(cut)'이라는 의미를 가지고 있다. 콜레칼시페롤(cholecalciferol)이나 비타민 D₃와 같이 고리 B의 9번과 10번 탄소 결합이 열린 구조를 가지고 있다. 그 밖에 5번과 6번, 또는 13번과 14번 탄소가 열린 구조의 세코스테로이드도 존재한다.

스테로이드와 스테로이드 대사 물질은 호르몬 같은 신호 전달 물질 역할을 하며, 세포막의 주요 구성 성분을 이룬다. 탄수화물 대사 조절, 전해질 균형 및 생식 기능 유지 역할도 한다. 콜레스테롤 같은 경우에는 세포막의 유연성을 감소시키는 역할도 한다. 지질과 유사하게 스테로이드는 고농도의 에너지 원으로 사용된다. 전립선암에서 종양 내외부에서 생성되는 스테로이드는 암세포의 진전을 촉진시킨다.

전신 혈관염(systemic vasculitis), 근육염(myositis), 류마티스 관절염(rheumatoid arthritis), 낭창(lupus), 쇼그렌 증후군(Sjögren's syndrome), 통풍 등의 항염증 치료에 사용된다. 투여 횟수나 용량을 증가할수록 항염증 작용이 커지며 효과도 좋아지지만, 부작용의 가능성도 역시 증가한다는 단점이 있다.

모든 스테로이드는 동물과 진균류에서는 라노스테롤(lanosterol), 식물에서는 사이클로아르테놀(cycloartenol)로부터 만들어진다. 라노스테롤과 사이클로아르테놀은 트라이터펜(triterpene)인 스쿠알렌(squalene)으로부터 유래된다. 스테로이드 생합성은 동화(anabolic) 경로에 의해 이루어진다. 사람과 다른 동물에서 스테로이드는 메발로네이트(mevalonate) 경로를 통해서 합성된다. 아세틸코엔자임 A가 다이메틸알릴 파이로포스페이트(dimethylallyl pyrophosphate; DMAPP)와 아이소펜테닐 파이로포스케이트(isopentenyl pyrophosphate; IPP) 합성의 빌딩 블락으로 사용되며, 이 후 DMAPP와 IPP는 제라닐 파이로포스페이트(geranyl pyrophosphate; GPP) 합성에 참여하고, GPP는 스쿠알렌을 거쳐서 최종적으로 라노스테롤로 전환된다.

라노스테롤 생합성()