당화 반응

당화 반응(糖化反應, 영어: glycation)은 당이 단백질이나 지질에 비효소적 과정에 의해 공유결합되는 것이다.^[1] 비효소적 글리코실화(영어: non-enzymatic glycosylation)라고도 한다. 당화 반응에 참여하는 전형적인 당으로는 포도당, 과당 및 그 유도체가 있다. 당화 반응은 비효소적 과정으로 당뇨병의 많은 합병증(예: 미세혈관 합병증 및 대혈관 합병증)의 원인이 되며, 일부 질병 및 노화와 관련이 있다.^[2]^[3]^[4] 당화의 최종 생성물들은 당뇨병의 혈관 합병증의 원인이 되는 것으로 믿어진다.^[5]

당화 반응과는 대조적으로 글리코실화는 당이 단백질이나 지질에 ATP 의존적 효소 매개 반응에 의해 공유결합되는 것이다.^[1] 글리코실화는 표적 분자의 정의된 부위에서 일어난다. 글리코실화는 단백질의 번역 후 변형의 일반적인 형태이며 성숙한 단백질의 기능에 필요하다.

생화학

당화 반응은 주로 혈류에서 소량으로 흡수된 단순당(포도당, 과당, 갈락토스)에 의해 일어난다. 과당은 신체의 1차적인 에너지원인 포도당보다 약 10배의 당화 반응 활성을 가지고 있는 것으로 보인다.^[6] 당화 반응은 아마도리 반응, 시프 염기 반응, 마이야르 반응을 통해 일어날 수 있다. 이는 최종 당화 산물(AGE)의 형성으로 이어진다.^[1]

아마도리 자리옮김을 통한 당화 반응 경로(HbA1c에서 R은 일반적으로 N-말단 발린임)^[7]

생물의학적 의미

이미다졸론(R = CH₂CH(OH)CH(OH)CH₂OH)은 전형적인 당화 생성물이다. 이는 아르기닌 잔기의 구아니딘기와 3-디옥시글루코손의 축합에 의해 일어난다.^[8]

적혈구는 120일이라는 일관된 수명을 가지고 있으며 당화 헤모글로빈의 측정으로 확인할 수 있다. 당화 헤모글로빈의 주요 형태인 HbA1c를 측정하면 당뇨병에서 중기 혈당 조절을 모니터링할 수 있다.

일부 당화 반응 생성물은 심혈관계 질환(내피, 피브리노겐 및 콜라겐이 손상됨) 및 알츠하이머병(아밀로이드 단백질은 최종 당화 산물로 진행되는 반응의 부산물)을 비롯한 많은 연령 관련 만성 질환과 관련이 있다.^[9]^[10]

수명이 긴 세포(예: 신경 및 다양한 유형의 뇌세포), 오래 지속되는 단백질(예: 수정체 및 각막의 크리스탈린) 및 DNA는 시간이 지남에 따라 상당한 당화를 유지할 수 있다. 당화 반응에 의한 손상은 혈관벽의 콜라겐을 경화시켜 특히 당뇨병에서 고혈압을 유발한다.^[11] 당화는 또한 혈관벽의 콜라겐을 약화시켜 미세동맥류 또는 거대동맥류를 유발할 수 있다.^[12] 이것이 뇌에서 일어날 경우 뇌졸중을 일으킬 수 있다.

같이 보기

각주

↑ ^가 ^나 ^다 Lima, M.; Baynes, J. W. (2013년 1월 1일), 〈Glycation〉, Lennarz, William J.; Lane, M. Daniel, 《Encyclopedia of Biological Chemistry (Second Edition)》 (영어), Waltham: Academic Press, 405–411쪽, doi:10.1016/b978-0-12-378630-2.00120-1, ISBN 978-0-12-378631-9, 2020년 12월 16일에 확인함
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더 읽을거리

Ahmed N, Furth AJ (July 1992). “Failure of common glycation assays to detect glycation by fructose”. 《Clin. Chem.》 38 (7): 1301–3. doi:10.1093/clinchem/38.7.1301. PMID 1623595.
Vlassara H (June 2005). “Advanced glycation in health and disease: role of the modern environment”. 《Annals of the New York Academy of Sciences》 1043 (1): 452–60. Bibcode:2005NYASA1043..452V. doi:10.1196/annals.1333.051. PMID 16037266. S2CID 20952378.

[:0-1] 가 ^나 ^다 Lima, M.; Baynes, J. W. (2013년 1월 1일), 〈Glycation〉, Lennarz, William J.; Lane, M. Daniel, 《Encyclopedia of Biological Chemistry (Second Edition)》 (영어), Waltham: Academic Press, 405–411쪽, doi:10.1016/b978-0-12-378630-2.00120-1, ISBN 978-0-12-378631-9, 2020년 12월 16일에 확인함

[2] Glenn, J.; Stitt, A. (2009). “The role of advanced glycation end products in retinal ageing and disease”. 《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》 1790 (10): 1109–1116. doi:10.1016/j.bbagen.2009.04.016. PMID 19409449.

[3] Semba, R. D.; Ferrucci, L.; Sun, K.; Beck, J.; Dalal, M.; Varadhan, R.; Walston, J.; Guralnik, J. M.; Fried, L. P. (2009). “Advanced glycation end products and their circulating receptors predict cardiovascular disease mortality in older community-dwelling women”. 《Aging Clinical and Experimental Research》 21 (2): 182–190. doi:10.1007/BF03325227. PMC 2684987. PMID 19448391.

[4] Semba, R.; Najjar, S.; Sun, K.; Lakatta, E.; Ferrucci, L. (2009). “Serum carboxymethyl-lysine, an advanced glycation end product, is associated with increased aortic pulse wave velocity in adults”. 《American Journal of Hypertension》 22 (1): 74–79. doi:10.1038/ajh.2008.320. PMC 2637811. PMID 19023277.

[5] Yan, S. F.; D'Agati, V.; Schmidt, A. M.; Ramasamy, R. (2007). “Receptor for Advanced Glycation Endproducts (RAGE): a formidable force in the pathogenesis of the cardiovascular complications of diabetes & aging”. 《Current Molecular Medicine》 7 (8): 699–710. doi:10.2174/156652407783220732. PMID 18331228.

[6] McPherson JD, Shilton BH, Walton DJ (March 1988). “Role of fructose in glycation and cross-linking of proteins”. 《Biochemistry》 27 (6): 1901–7. doi:10.1021/bi00406a016. PMID 3132203.

[7] Yaylayan, Varoujan A.; Huyghues-Despointes, Alexis (1994). “Chemistry of Amadori Rearrangement Products: Analysis, Synthesis, Kinetics, Reactions, and Spectroscopic Properties”. 《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》 34 (4): 321–69. doi:10.1080/10408399409527667. PMID 7945894.

[DRCP-8] Bellier, Justine; Nokin, Marie-Julie; Lardé, Eva; Karoyan, Philippe; Peulen, Olivier; Castronovo, Vincent; Bellahcène, Akeila (2019). “Methylglyoxal, a Potent Inducer of AGEs, Connects between Diabetes and Cancer”. 《Diabetes Research and Clinical Practice》 148: 200–211. doi:10.1016/j.diabres.2019.01.002. PMID 30664892. S2CID 58631777.

[9] Münch, Gerald; 외. (1997년 2월 27일). “Influence of advanced glycation end-products and AGE-inhibitors on nucleation-dependent polymerization of β-amyloid peptide”. 《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》 1360 (1): 17–29. doi:10.1016/S0925-4439(96)00062-2. PMID 9061036.

[10] Munch, G; Deuther-Conrad W; Gasic-Milenkovic J. (2002). “Glycoxidative stress creates a vicious cycle of neurodegeneration in Alzheimer's disease--a target for neuroprotective treatment strategies?”. 《J Neural Transm Suppl》 62 (62): 303–307. doi:10.1007/978-3-7091-6139-5_28. PMID 12456073.

[11] Soldatos, G.; Cooper ME (Dec 2006). “Advanced glycation end products and vascular structure and function”. 《Curr Hypertens Rep》 8 (6): 472–478. doi:10.1007/s11906-006-0025-8. PMID 17087858. S2CID 31239347.

[12] Lee, J. Michael; Samuel P. Veres (2019년 4월 2일). “Advanced glycation end-product cross-linking inhibits biomechanical plasticity and characteristic failure morphology of native tendon”. 《Journal of Applied Physiology》 126 (4): 832–841. doi:10.1152/japplphysiol.00430.2018. PMC 6485690. PMID 30653412.

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