조효소

조효소는 촉매작용을 하는 효소에 결합하는 유기화합물이다. 넓은 의미로 보조인자(cofactor)에 속하며 조효소 자체로는 특별한 기능을 갖지 않지만 효소와 결합하여 효소 기능을 활성화시킨다. 조효소는 비단백질이며 여러 번 사용 가능한 물질이다.

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모든 생명체 내에 존재하는 다양한 효소는 각 효소에 특이적으로 작용하는 기질과 결합하고 화학반응을 촉진하여 결합된 기질을 다른 형태의 기질로 전환하는 촉매 역할을 한다. 효소는 기본적으로 다양한 생리적, 구조적 조건이 적절하게 갖추어졌을 때 최대 효율로 작용하게 되는데, 이러한 효소의 작용에 관여하는 인자들을 보조인자라고 한다. 효소의 보조인자는 세 가지로 분류될 수 있는데, 조효소, 보조인자(좁은 의미로 사용), 보결분자단(prosthetic groups)이 있다. 조효소와 보결분자단은 기본적으로 비단백질성 유기화합물이고 좁은 의미의 보조인자는 무기물이다. 조효소와 보결분자단은 효소와 결합하여 작용하는데 조효소는 보결분자단에 비해 느슨하게 결합되는 반면, 보결분자단은 효소와 공유결합과 같은 강한 결합을 이루어 작용하는 차이점이 있다. 한편, 세 가지 유형 분류보다 더 크게 두 가지로 구분되어 사용되기도 하는데, 유기 화합물 보조인자는 통칭해서 조효소, 무기물 보조인자는 좁은 의미의 보조인자로 불리기도 한다.¹⁾²⁾ 이런 보조인자는 효소 작용에 있어 복수의 보조인자가 필요한 경우도 있다. 예를 들어 해당과정과 시트르산 회로를 연결하는 단계에 사용되는 피루브산 탈수소효소 복합체는 5개의 조효소와 1개의 금속 이온 형태의 보조인자가 필요하다.

니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오티드 (NAD+) (출처:GettyImagesKorea)

니아신 (비타민 B₃) (출처: GettyImagesKorea)

아데노신 삼인산 (ATP) (출처: GettyImagesKorea)

조효소는 비타민 혹은 비타민에서 유래한 유기 화합물이다. 잘 알려지고 중요한 기능을 담당하는 조효소로는 아데노신 1인산을 일부 포함하는 아데노신 3인산(ATP), 니코틴아마이드 아데닌 디뉴클레오티드 (nicotinamide adenine dinucleotide;NAD⁺/NADH), 조효소 A(coenzyme A) 등이 있다.

ATP는 '생체 현금' 이라고 불리는 에너지원으로서 생명 현상에서 중요한 화학 반응에 필수적인 조효소의 역할을 담당하고 있다. NAD는 비타민 B₃에서 유래된 뉴클레오티드로 전자를 잃은 낮은 에너지 단계인 NAD⁺ 또는 전자를 얻어 높은 에너지 단계인 NADH의 형태로 중요한 기능을 담당한다. NAD+는 주로 레독스 반응에 필요한 전자전달체로 시트르산 회로에서 사용되어 ATP 생성에 관여한다. NADH는 조효소 1 이라 불리기도 하는데 전자전달계 등에 사용되는 가장 중요한 조효소 중의 하나이며, 강력한 항산화 기능을 한다. 조효소 A는 아세틸-CoA(acetyl-CoA) 로 알려져 있는데 비타민 B₅에서 유래한다. 이 조효소는 세포막 성분인 지방산의 생합성에 관여하고 또한 시트르산 회로에서 ATP 생성에도 관여한다. 좀 더 자세하게는 표 1에 나열하였다.

1. Hashim, O. H., Adnan N. A. (1994) Coenzyme, Cofactor and Prosthetic Group - Ambiguous Biochemical Jargon. Biochemical Education. 22: 93-94
2. Nelson D. (2008) Lehninger Principles of Biochemistry. New York: W.H. Freeman and Company. p. 184.