낭비 회로

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낭비 회로(浪費回路, 영어: futile cycle) 또는 기질 회로(基質回路, 영어: substrate cycle)는 두 가지 대사 경로가 동시에 반대 방향으로 진행되고, 에너지가 방출되는 것 외에 생물학적으로 의미있는 효과를 일으키지 않는다.[1] 이러한 회로가 "낭비 회로"라고 불리는 이유는 생물체에게 아무런 이득이 없이 작동하는 것처럼 보이기 때문이다. 이처럼 물질대사에 있어서 기이한 특징으로 생각되어 낭비 회로라고 불렸다. 추가적인 연구 결과, 낭비 회로가 대사 산물의 농도를 조절하는 데 매우 중요하다는 것이 밝혀졌다.[2] 예를 들어, 해당과정포도당신생합성이 동시에 활성화되면 해당과정에 의해 포도당피루브산으로 전환된 다음, 포도당신생합성에 의해 포도당으로 다시 전환되고, 이 과정에서 ATP의 소비가 일어난다.[3] 낭비 회로는 대사 조절 역할을 할 수 있는데, 낭비 회로는 두 상태 사이에서 진동하는 시스템이며, 관련된 효소의 활성의 작은 변화에도 매우 민감하다.[4] 낭비 회로는 열을 발생시키는 데, 예를 들어 어린 포유류갈색 지방 조직에서처럼 열 항상성 유지에 사용되거나 곤충의 비행 근육 및 동면 동물에서 열을 빠르게 발생시키는 데 사용될 수 있다. 포도당 대사에서의 낭비 회로는 무익한 주기가 아니라 조절 과정이라고 보고되고 있다. 예를 들어, 갑자기 에너지가 필요할 때 ATP는 훨씬 더 반응성이 높은 아데닌인 AMP로 대체된다.

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각주[편집]

  1. Schwender J, Ohlrogge J, Shachar-Hill Y (2004). “Understanding flux in plant metabolic networks”. 《Curr Opin Plant Biol》 7 (3): 309–17. doi:10.1016/j.pbi.2004.03.016. PMID 15134752. 
  2. H., Garrett, Reginald (2016년 2월 11일). 《Biochemistry》. Grisham, Charles M. Six판. Boston, MA. 767쪽. ISBN 9781305577206. OCLC 914290655. 
  3. Boiteux A, Hess B (1981). “Design of glycolysis”. 《Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci》 293 (1063): 5–22. Bibcode:1981RSPTB.293....5B. doi:10.1098/rstb.1981.0056. PMID 6115423. 
  4. Samoilov M, Plyasunov S, Arkin A (2005). “Stochastic amplification and signaling in enzymatic futile cycles through noise-induced bistability with oscillations”. 《Proc Natl Acad Sci USA》 102 (7): 2310–5. Bibcode:2005PNAS..102.2310S. doi:10.1073/pnas.0406841102. PMC 548975. PMID 15701703. 

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