알파-케토글루타르산

α-케토글루타르산(영어: α-ketoglutaric acid)은 글루타르산의 케톤 유도체 중 하나이다. 2-옥소글루타르산(영어: 2-oxoglutaric acid)이라고도 한다. "케토글루타르산"이란 용어는 별다른 언급이 없는 경우 거의 대부분 α 유도체를 의미한다. β-케토글루타르산은 케톤 작용기의 위치가 다르며, 일반적인 형태가 아니다.

α-케토글루타르산^[1]

이름
우선명 (PIN) 2-oxopentanedioic acid
별칭 2-ketoglutaric acid, alpha-Ketoglutaric acid, 2-oxoglutaric acid, oxoglutaric acid
식별자
CAS 번호	328-50-7 예
3D 모델 (JSmol)	Interactive image
ChEBI	CHEBI:30915 예
ChemSpider	50 예
DrugBank	DB02926 아니오
ECHA InfoCard	100.005.756
IUPHAR/BPS	3636
KEGG	C00026 예
MeSH	alpha-ketoglutaric+acid
PubChem CID	51
UNII	8ID597Z82X 예
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID5033179
InChI InChI=1S/C5H6O5/c6-3(5(9)10)1-2-4(7)8/h1-2H2,(H,7,8)(H,9,10) 예 Key: KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYSA-N 예 InChI=1/C5H6O5/c6-3(5(9)10)1-2-4(7)8/h1-2H2,(H,7,8)(H,9,10) Key: KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYAN
SMILES O=C(O)C(=O)CCC(=O)O
성질
화학식	C5H6O5
몰 질량	146.11 g/mol
녹는점	115 °C (239 °F; 388 K)
달리 명시된 경우를 제외하면, 표준상태(25 °C [77 °F], 100 kPa)에서 물질의 정보가 제공됨. 아니오 확인 (관련 정보 예아니오 ?) 정보상자 각주

α-케토글루타르산의 음이온(α-ketoglutarate)은 생물학적으로 중요한 화합물이다. α-케토글루타르산은 글루탐산의 탈아미노화에 의해 생성되는 케토산이며, 시트르산 회로의 중간생성물이다.

기능

알라닌 아미노기전이효소

알라닌 아미노기전이효소는 α-케토글루타르산과 L-알라닌을 L-글루탐산과 피루브산으로 전환하는 가역 반응을 촉매한다.

시트르산 회로

α-케토글루타르산은 아이소시트르산 다음에, 석시닐-CoA 앞에 오는 시트르산 회로의 핵심적인 중간생성물이다. 보충대사 반응은 글루탐산의 아미노기 전이반응으로부터 α-케토글루타르산을 합성하거나 글루탐산에 대한 글루탐산 탈수소효소의 작용으로 α-케토글루타르산을 생성함으로써 시트르산 회로에 α-케토글루타르산을 보충할 수 있다.

아미노산의 형성

글루타민은 글루타밀 인산을 형성하기 위해 ATP를 이용하는 글루타민 합성효소에 의해 글루탐산으로부터 합성된다. 글루타밀 인산은 친핵체인 암모니아에 의해 공격받아 글루타민과 무기인산을 생성한다. α-케토글루타르산으로부터 글루탐산이 만들어지고, 글루탐산으로부터 글루타민, 프롤린, 아르지닌이 생성된다.^[2]

질소 운반체

α-케토글루타르산의 또 다른 기능은 세포에서 방출되는 질소와 결합하여 질소 과부하를 방지하는 것이다.

α-케토글루타르산은 대사 경로에서 가장 중요한 질소 운반체 중 하나이다. 아미노산의 아미노기는 아미노기 전이반응에 의해 α-케토글루타르산에 아미노기를 결합시켜, 요소 회로가 일어나는 간으로 운반된다.

글루타민과 마찬가지로 α-케토글루타르산은 아미노기 전이반응을 통해 흥분성 신경전달물질인 글루탐산을 형성한다. 그런 다음 글루탐산은 억제성 신경전달물질인 γ-아미노뷰티르산(GABA)로 탈카복실화(비타민 B₆가 필요)된다.

높은 단백질 섭취, 과도한 알루미늄 노출, 라이 증후군, 간경화 및 요소 회로 장애로 높은 농도의 암모니아 또는 높은 농도의 질소를 야기할 수 있다고 보고되었다.

α-케토글루타르산은 뇌에서 암모니아를 해독하는 역할을 한다.^[3][4][5]

산소 분자와의 관계

α-케토글루타르산은 α-케토글루타르산 의존성 하이드록실화효소(α-ketoglutarate-dependent hydroxylase)에 대해 공동 기질로 작용하며 또한 산소 분자와 관련된 산화 반응에서도 중요한 역할을 한다.

산소 분자(O₂)는 산소화효소(oxygenase)에 의해 촉매되는 반응에서 항생제에서처럼 생물에서 유용한 생성물을 만들기 위해 많은 화합물들을 직접적으로 산화시킨다. 많은 산소화효소에서 α-케토글루타르산은 주된 기질과 함께 산화됨으로써 반응을 돕는다. 실제로 α-케토글루타르산 의존성 산소화효소(α-ketoglutarate-dependent oxygenase) 중 하나는 O₂ 센서로, 생물이 처한 환경에서 산소의 농도를 알려준다.

산소 분자와 결합하는 α-케토글루타르산은 1형 콜라겐 생성시 프롤린을 하이드록시프롤린으로 하이드록실화시키는데 필요한 요건 중 하나이다.

항산화제

몇 가지 유형의 세포에서 방출된 α-케토글루타르산은 과산화 수소의 농도를 감소시켰고, 세포 배양 배지에서 α-케토글루타르산은 고갈되고 석신산으로 전환되었다.^[6]

수명

2014년 5월 14일에 발표된 연구에 따르면 α-케토글루타르산은 선충류의 수명 증가와 관련이 있다.^[7]

면역 조절

최근의 연구에 따르면 α-케토글루타르산이 TH1 분화와 글루타민의 고갈을 촉진한다는 것이 밝혀졌다. 대사 산물을 고갈시킴으로써 α-케토글루타르산은 조절 T 세포의 분화를 촉진한다. 이는 종양의 미시 환경에서 볼 수 있는 아미노산 결핍 상황에서 조절 T 세포의 균형을 왜곡시키는 역할을 할 수 있다.^[8]

생성

α-케토글루타르산은 다음과 같은 방법으로 생성될 수 있다.

• 아이소시트르산 탈수소효소에 의한 아이소시트르산의 산화적 탈카복실화
• 글루탐산 탈수소효소에 의한 글루탐산의 산화적 탈아미노화
• 근두암종균(agrobacterium tumefaciens)에 의해 갈락투론산으로부터 생성됨^[9]

같이 보기

• 아이소시트르산
• 석시닐-CoA
• β-케토글루타르산

각주

1. Merck Index, 13th Edition, 5320.
2. Ledwidge, Richard; Blanchard, John S. (1999). “The Dual Biosynthetic Capability ofN-Acetylornithine Aminotransferase in Arginine and Lysine Biosynthesis†”. 《Biochemistry》 (영어) 38 (10): 3019–3024. doi:10.1021/bi982574a.^{[깨진 링크(과거 내용 찾기)]}
3. “Does infectious fever relieve autistic behavior by releasing glutamine from skeletal muscles as provisional fuel?”. 2014년 5월 19일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2014년 5월 19일에 확인함.
4. Ott, P; Clemmesen, O; Larsen, FS (Jul 2005). “Cerebral metabolic disturbances in the brain during acute liver failure: from hyperammonemia to energy failure and proteolysis.”. 《Neurochemistry international》 47 (1–2): 13–8. doi:10.1016/j.neuint.2005.04.002. PMID 15921824.
5. Hares, P; James, IM; Pearson, RM (May–Jun 1978). “Effect of ornithine alpha ketoglutarate (OAKG) on the response of brain metabolism to hypoxia in the dog.” (PDF). 《Stroke: A Journal of Cerebral Circulation》 9 (3): 222–4. doi:10.1161/01.STR.9.3.222. PMID 644619.
6. Long, L; Halliwell, B (2011). “Artefacts in cell culture: α-Ketoglutarate can scavenge hydrogen peroxide generated by ascorbate and epigallocatechin gallate in cell culture media.”. 《Biochemical and Biophysical Research Communications》 406 (1): 20–24. doi:10.1016/j.bbrc.2011.01.091. PMID 21281600.
7. Chin, RM; Fu, X; Pai, MY; Vergnes, L; Hwang, H; Deng, G; Diep, S; Lomenick, B; Meli, VS; Monsalve, GC; Hu, E; Whelan, SA; Wang, JX; Jung, G; Solis, GM; Fazlollahi, F; Kaweeteerawat, C; Quach, A; Nili, M; Krall, AS; Godwin, HA; Chang, HR; Faull, KF; Guo, F; Jiang, M; Trauger, SA; Saghatelian, A; Braas, D; Christofk, HR; Clarke, CF; Teitell, MA; Petrascheck, M; Reue, K; Jung, ME; Frand, AR; Huang, J (2014). “The metabolite α-ketoglutarate extends lifespan by inhibiting ATP synthase and TOR”. 《Nature》 510 (7505): 397–401. doi:10.1038/nature13264. PMC 4263271. PMID 24828042.
8. Klysz, Dorota; Tai, Xuguang (2015년 9월 29일). “Glutamine-dependent α-ketoglutarate production regulates the balance between T helper 1 cell and regulatory T cell generation”. 《Science Signaling》 (American Association for the Advancement of Science) 8 (396): ra97. doi:10.1126/scisignal.aab2610. PMID 26420908. 2018년 6월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2015년 10월 14일에 확인함.
9. Richard, Peter; Hilditch, Satu (2009). “d-Galacturonic acid catabolism in microorganisms and its biotechnological relevance”. 《Applied Microbiology and Biotechnology》 82 (4): 597–604. doi:10.1007/s00253-009-1870-6. ISSN 0175-7598. PMID 19159926.

외부 링크

• 위키미디어 공용에 알파-케토글루타르산 관련 미디어 분류가 있습니다.