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O-GlcNAc 순환 - 신경퇴행적 장애

전문가 제언: ○ N-acetylglucosamine(GlcNAc)은 박테리아의 세포벽과 갑각류, 곤충 등의 외골격을 이루는 키틴의 주요한 구성성분이다. 이 밖에, 번역된 후에 단백질의 세린과 트레오닌에 GlcNAc가 첨가 제거된다는 사실은 오래 전에 알려졌으나 이 번역-후 변형의 기능과 중요성은 최근에야 알려지기 시작하였다. O-GlcNAc화(O-GlcNAcylation)는 세포의 신호전달 경로를 조절하고 또한 전사, 번역, 세포소기관 이동, 프로테아솜 분해 및 세포자살 등에 영향을 미친다.

○ 단백질에 GlcNAc의 첨가와 제거는 O-GlcNAc transferase(OGT)와 β-N-acetylglucosaminidase(OGA)의 두 효소에 의해 일어난다. 두 효소는 모든 세포에 존재하나 특히 뇌와 췌장에서 가장 많이 발견된다. OGT는 핵에 있는 핵공단백질, RNA 중합효소II, 많은 전사인자 등의 핵단백질, 시토케라틴, 시냅신1, tau, 뉴론 단백질 등의 세포골격 단백질, 그리고 92-KD, Ser 단백질, 아테노바이러스 섬유, β-아밀로이드 선구단백질 등의 많은 다른 단백질들을 O-GlcNAc화 한다. 따라서 OGT의 구조는 대단히 복잡하다.

○ 신경퇴행을 유발하는 제일 위험한 인자는 노화이고 이 밖에 비만과 2-형 당뇨병이 신경퇴행성 질환을 증진시킨다. 말초조직에서 저하된 인슐린 신호전달은 인슐린 내성과 2-형 당뇨병과 관련이 있으며, 뇌에서의 저하는 수명을 연장하고 노화와 관련된 질병을 막아준다. 그런데 O-GlcNAc화가 신경퇴행적 질병의 발병과의 관계는 받아들여지고 있으나 정확한 기능은 불분명하고 또한 OGT 발현의 변화가 당뇨병과 밀접히 관련되는 것으로 알려졌다.

○ 이와 같이 단백질의 O-GlcNAc 순환은 세포 내 많은 경로들의 조절 메커니즘의 하나이고, 특히 알츠하이머병과 관련이 깊은 단백질의 인산화와는 서로 상반된 효과를 나타낸다. 신경퇴행적 장애에서 O-GlcNAc화의 역할이 더 광범위하게 이해된다면 신경퇴화뿐만 아니라 당뇨병과 인슐린 신호전달 경로의 오작동에서 오는 질병들에 대한 치료방법이 개발될 수 있을 것이다.

저자: Brooke D. Lazarus, Dona C. Love, John A. Hanover
자료유형: 학술정보