엔케팔린

엔케팔린(enkephalin)은 체내에서 통각을 조절하는 펜타펩타이드이다. 엔케팔린은 내부적으로 파생되고 체내의 오피오이드 수용체에 결합되기 때문에 내인성 리간드로 불린다. 엔도르핀과 함께 자연적인 진통 작용과 아편의 작용과 같은 희열감·행복감 등을 일으키는 물질이다.

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1975년에 두 가지 형태의 엔케팔린이 발견되었는데 하나는 루신('leu'), 다른 하나는 메싸이오닌('met')을 함유하고 있다. 둘 다 프로엔케팔린(proenkephalin) 유전자에 의해 만들어지고 중추 신경 말단, 부신 수질 및 기타 조직에서 분비된다.¹⁾

메싸이오닌-엔케팔린의 아미노산 순서는 Tyr-Gly-Gly-Phe-Met이고 루신-엔케팔린의 아미노산 순서는 Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu이며 메싸이오닌-엔케팔린의 3차원 구조는 다음과 같다.²⁾

메싸이오닌-엔케팔린의 3차원 구조 ()

엔케팔린과 모르핀은 구조적으로 유사한 점이 있다. 아래 그림은 엔케팔린에는 타이로신(tyr)이 N-말단에 있고 모르핀 골격에는 타이로신 골격이 있다는 것을 빨간색으로 보여주고 있다. 엔케팔린의 효능에는 타이로신이 필수적이라는 것이 입증되었다. 엔케팔린에 대한 구조-특성 관계 연구에서는 타이로신에 있는 페놀 고리와 아미노 그룹의 중요성을 보여주었으며, 둘 중 하나가 없으면 그 특성이 없어졌다. 타이로신이 다른 아미노산으로 대체되면 특성도 상실되는 것도 발견되었다(d-세린(serine)만 예외).

메싸이오닌-엔케팔린과 모르핀 구조 비교(출처: 대한화학회)

인체가 생산하는 잘 알려진 오피오이드 펩타이드로 엔케팔린, β-엔도르핀(β-endorphin), 디노르핀(dynorphins)이 있다. 메싸이오닌-엔케팔린 펩타이드 서열은 엔케팔린 유전자에 의해 암호화되고, 루신-엔케팔린 펩타이드 서열은 엔케팔린 유전자와 디노르핀 유전자에 의해 암호화된다.³⁾ 프로피오멜라노코르틴 유전자(proopiomelanocortin gene, POMC)에도 β-엔도르핀의 N-말단에 메싸이오닌-엔케팔린 아미노산 서열이 들어 있지만 엔도르핀 펩타이드가 엔케팔린으로 변하지는 않는다.

엔케팔린은 웃을 때 엔돌핀과 함께 나오는 호르몬으로 모르핀보다 300배 강한 물질로 아편(opium)과 유사한 체내 물질이라 하여 체내 아편성 물질(endogenous opiate)라고도 불린다. 엔케팔린은 신경펩타이드로 여겨지는데, 인체에서 중요한 뇌의 신호 분자로 작용한다.

엔케팔린은 뇌와 부신 속질에서 고농도에서도 발견된다. 특히 해마 및 전두엽 피질 부위에서 스트레스를 주는 반응 동안 펩타이드들은 두뇌의 기능과 관련이 있는 것으로 알려졌다. 스트레스 반응 동안, 몇몇 메싸이오닌-엔케팔린 유도체는 해마에서 활동이 증가했고, 루신-엔케팔린 유사체와 소마토스타틴은 활동이 억제되었다. 이러한 관찰은 스트레스 요인이 신경펩타이드에 영향을 미치고, 그 작용이 특정 뇌 부위에 국소화된다는 결론을 말해주고 있다.⁴⁾

루신-엔케팔린은 아편 알칼로이드에 의해 자극을 받는 수용체에 대한 내생 작용제다. 신경내분비 시상하부를 포함한 CNS에 여러 가지 영향을 미친다. 루신-엔케팔린은 생식샘(gonadal) 기능을 조절하기도 한다.

메싸이오닌-엔케팔린은 통증 인식, 기억과 감정 조건의 조절, 음식과 액체 소비, 면역 체계의 조절과 관련된 현상들에 관여한다. 그것은 또한 췌장 분비와 탄수화물 대사뿐만 아니라 소화기 계통의 운동성, 위에도 영향을 미친다.

1. Noda M, Teranishi Y, Takahashi H, Toyosato M, Notake M, Nakanishi S, Numa S (June 1982). 'Isolation and structural organization of the human preproenkephalin gene'. Nature. 297 (5865): 431–4.
2. Marcotte I, Separovic F, Auger M, Gagné SM (March 2004). 'A multidimensional 1H NMR investigation of the conformation of methionine-enkephalin in fast-tumbling bicelles'. Biophys. J. 86 (3): 1587–600.
3. Opioid peptides: Molecular pharmacology, biosynthesis and analysis, R.S. Rapaka and R. L. Hawks (editors) in a National Institute on Drug Abuse Research Monograph (#70), 1986.
4. Henry MS, Gendron L, Tremblay ME, Drolet G (2017). 'Enkephalins: Endogenous Analgesics with an Emerging Role in Stress Resilience'. review. Neural Plasticity. 2017: 1546125.