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몰리브덴(Mo)과 텅스텐(W) 함유 효소(Mo and W bis-MGD enzymes: nitrate reductases and formate dehydrogenases)

전문가 제언: □ 산화환원 반응계를 촉진하여 촉매작용을 하는 효소는 일반적으로 정반응과 역반응을 모두 일으키는데 전위차에 의해 한쪽 방향으로만 일어날 수 있으며 그 물질이 환원이 생리학적으로 중요한 경우 환원효소(reductase)라 하고 기질(substrate)의 명칭을 앞에 붙여 나타낸다. 황산 환원균의 황산환원 효소, 대장균을 비롯한 조건적 혐기성 세균의 질산호흡에 관계있는 질산환원 효소, 글루타티온(glutathion)환원 효소 그리고 페레독신-NADP환원 효소 등이 있다.

□ 산화환원효소(oxidation-reductase 또는 oxidoreductase)는 세포의 생명을 유지하기 위한 에너지를 공급하는 산화환원반응에 촉매작용을 한다. 생체 내 산화환원효소는 지금까지 약 220여종이 확인되고 있으며 생체 산화환원반응은 수소원자 이동, 전자이동, 산소원자 첨가의 3가지 형태가 있다. 산화반응의 성질, 전자를 받는 것과 주는 것의 종류 등에 따라 탈수소효소(dehydrogenase), 환원효소(reductase), 산화효소(oxidase), 산소첨가효소(oxigenase) 등으로 분류될 수 있다.

□ 세포에서 합성되어 생체반응을 촉매하는 단백질인 효소(enzyme)는 모든 생체에서 생명유지에 필수적인 요소이다. 효소 주성분인 단백질은 약 20종의 L-아미노산으로 구성된 폴리펩티드 사슬이 구성 아미노산의 상호작용에 의해 3차원의 입체구조를 이루고 분자 내에 활성사이트를 가지고 있다. 효소의 활성사이트 유지에는 단백질 이외에 특정유기물인 조효소(coenzyme), 금속이온, 무기 양음이온 등의 비 단백질성 분자나 이온이 필요하기도 한다.

□ 본고에서는 Mo(molybdenum)과 W(tungsten) 함유효소에 대해 검토하고 있다. 어떤 W와 Mo 함유효소의 활성사이트는 비슷하나 다른 3D구조를 가지고 있고 또 어떤 W함유효소는 구조적으로 Mo함유효소와 비슷하다. 단일 핵 Mo함유효소는 크산틴 산화효소, DMSO환원효소 그리고 아황산염 산화효소의 3그룹으로 분류된다. Mo이나 W의 혼합은 효소에서 설명될 수 없고 금속 이온과 함께 작용할 수 있는 새로운 효소의 특성과 함께 기존 시스템에서 추가적인 활동이 Mo와 W 함유효소의 진화적 상관관계를 설명하는데 효과적일 수 있을 것이다.

저자: Moura, JJG; Brondino, CD; Trincao, J; Romao, MJ
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