델타-아미노레불린산

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δ-아미노레불린산
5-amino-4-oxopentanoic acid 200.svg
일반적인 성질
IUPAC 이름 5-amino-4-oxopentanoic acid
화학식 C5H9NO3
CAS 번호 106-60-5
PubChem 137
ChemSpider 134
물리적 성질
분자량 131.31 g/mol
녹는점 391.15 K
118 °C
244.4 °F
열화학적 성질
안전성

δ-아미노레불린산(영어: δ-aminolevulinic acid, δ-ALA, dALA) 또는 5-아미노레불린산(영어: 5-aminolevulinic acid, 5ALA)은 내인성 단백질비생성 아미노산으로 포유류에서는 ,[1] 식물에서는 엽록소[2]의 합성으로 이어지는 대사 경로포르피린 합성 경로의 첫 번째 화합물이다.

δ-아미노레불린산은 암의 광역학 탐지 및 수술에 사용된다.[3][4][5][6]

의학적 이용[편집]

δ-아미노레불린산은 광감작제의 전구물질이기 때문에, 광역학 요법을 위한 첨가제로도 사용된다.[7] 보다 큰 광감작제 분자와는 달리, δ-아미노레불린산은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 종양 세포막을 투과할 수 있을 것으로 예측된다.[8]

암 진단[편집]

광역학 탐지는 암을 탐지하기 위해 약물을 형광 표지하며 적절한 파장의 광원으로 광감작제를 사용하는 것이다.[3] δ-아미노레불린산이나 δ-아미노레불린산의 유도체는 형광 영상에 의해 방광암을 시각화하는데 사용될 수 있다.[3]

암 치료[편집]

δ-아미노레불린산은 여러 종류의 암에서 광역학 요법을 적용하기 위해 연구되고 있다.[9] δ-아미노레불린산을 사용하는 것은 현재 바렛식도에 대한 우선적인 치료법이 아니다.[10] 뇌암에 δ-아미노레불린산을 사용하는 것은 현재 실험 중이다.[11] δ-아미노레불린산은 많은 부인과 관련 암에서 연구되었다.[12]

δ-아미노레불린산은 신경외과적 치료에서 종양 조직을 시각화하는데 사용된다.[4] 2006년 이후의 연구에 따르면 이러한 가이드 방법을 수술 중에 사용하면 악성 교종 환자에서 종양 잔류량을 감소시키고, 무진행 생존율을 연장시킬 수 있다는 것을 보여주었다.[5][6] 미국 식품의약국은 2017년에 이러한 용도로 δ-아미노레불린산 하이드로클로라이드(ALA HCL)의 사용을 승인했다.[13]

부작용[편집]

δ-아미노레불린산의 부작용으로 간독성말초신경증를 포함할 수 있다.[10] 또한 열중증도 발생할 수 있다.[11] 심하면 죽음을 초래할 수도 있다.[10]

생합성[편집]

알파프로테오박테리아와 같은 세균 뿐만 아니라 동물, 균류, 원생동물과 같은 비광합성 진핵생물에서 δ-아미노레불린산은 δ-아미노레불린산 생성효소에 의해 글리신과 석시닐-CoA로부터 생성된다. 이 반응은 미토콘드리아에서 일어나는 쉐민 경로(Shemin pathway)로 알려져 있다.[14]

식물, 조류, 세균(알파프로테오박테리아 군은 제외) 및 고세균에서 글루탐산은 글루타밀-tRNAGlu 합성효소에 의해 글루타밀-tRNA로 전환되고, 글루타밀 tRNAGlu글루타밀-tRNA 환원효소에 의해 글루탐산 1-세미알데하이드로 전환되며, 글루탐산 1-세미알데하이드는 글루탐산-1-세미알데하이드 2,1-아미노뮤테이스에 의해 δ-아미노레불린산으로 전환된다. 이러한 경로는 C5 경로 또는 빌 경로(Beale pathway)로 알려져 있다.[15][16] 색소체를 가지고 있는 대부분의 종에서 글루타밀-tRNAGlu는 색소체 유전자에 의해 암호화되며, 전사와 C5 경로의 다음 단계들은 색소체에서 일어난다.[17]

사람에서 중요성[편집]

미토콘드리아의 활성화[편집]

사람에서 δ-아미노레불린산은 의 전구물질이다.[1] 생합성된 δ-아미노레불린산은 세포질에서 일련의 반응들을 거친 후에 미토콘드리아에서 프로토포르피린 IX로 전환된다.[18][19] 프로토포르피린 IX는 페로킬레이테이스에 의해 철과 킬레이트를 형성하여 을 생성한다.[18][19]

헴은 미토콘드리아의 활성을 증가시켜서 세포 호흡 시스템의 시트르산 회로전자전달계[20]의 활성화를 도와 아데노신 삼인산(ATP)을 생성하여 신체에 에너지를 적절하게 공급한다.[20]

프로토포르피린 IX의 축적[편집]

암세포는 페로킬레이테이스의 활성이 없거나 감소되어, 이로 인해 쉽게 시각화할 수 있는 형광 물질인 프로토포르피린 IX가 축적된다.[3]

헴 산소화효소-1의 유도[편집]

과량의 헴은 대식세포에서 헴 산소화효소-1에 의해 빌리베르딘과 철 이온으로 전환된다. 빌리베르딘은 빌리루빈일산화 탄소로 전환된다.[21] 빌리베르딘과 빌리루빈은 강력한 항산화제이며, 염증, 세포자살, 세포 생장, 섬유화, 혈관신생과 같은 중요한 생물학적 과정을 조절한다.[21]

식물[편집]

식물에서 δ-아미노레불린산의 생성 단계는 엽록소의 합성 속도를 조절하는 단계이다.[2] 외부로부터 δ-아미노레불린산을 공급받는 식물은 엽록소의 전구물질인 원엽록소를 독성을 나타내는 양으로 축적하는데, 이것은 이러한 중간생성물의 합성이 반응의 사슬 아래쪽을 억제하지 않음을 나타낸다. 원엽록소는 식물에서 강력한 광증감제이다.[22]

같이 보기[편집]

각주[편집]

  1. Gardener, L.C.; Cox, T.M. (1988). “Biosynthesis of heme in immature erythroid cells”. 《The Journal of Biological Chemistry》 263: 6676–6682. 
  2. Wettstein, D.; Gough, S.; Kannangara, C.G. (1995). “Chlorophyll biosynthesis”. 《Plant Cell》 7: 1039–1057. doi:10.1105/tpc.7.7.1039. PMC 160907. 
  3. Wagnières, G.., Jichlinski, P., Lange, N., Kucera, P., Van den Bergh, H. (2014). Detection of Bladder Cancer by Fluorescence Cystoscopy: From Bench to Bedside - the Hexvix Story. Handbook of Photomedicine, 411-426.
  4. Eyüpoglu, Ilker Y.; Buchfelder, Michael; Savaskan, Nic E. (2013). “Surgical resection of malignant gliomas—role in optimizing patient outcome”. 《Nature Reviews Neurology》 9 (3): 141–51. doi:10.1038/nrneurol.2012.279. PMID 23358480. 
  5. Stummer, W; Pichlmeier, U; Meinel, T; Wiestler, OD; Zanella, F; Reulen, HJ (2006). “Fluorescence-guided surgery with 5-aminolevulinic acid for resection of malignant glioma: a randomised controlled multicentre phase III trial”. 《Lancet Oncol》 7 (5): 392. doi:10.1016/s1470-2045(06)70665-9. 
  6. Eyüpoglu, Ilker Y.; Hore, Nirjhar; Savaskan, Nic E.; Grummich, Peter; Roessler, Karl; Buchfelder, Michael; Ganslandt, Oliver (2012). Berger, Mitch, ed. "Improving the Extent of Malignant Glioma Resection by Dual Intraoperative Visualization Approach". PLoS ONE. 7 (9): e44885. PMC 3458892  틀:PMID. doi:10.1371/journal.pone.0044885
  7. Yew, Y.W., Lai, Y.C., Lim, Y.L., Chong, W.S., Theng, C. (2016). Photodynamic therapy with topical 5% 5-aminolevulinic acid for the treatment of truncal acne in Asian patients. J Drugs Dermatol, 15, 727-732
  8. Erdtman, Edvin. “Modelling the behavior of 5-aminolevulinic acid and its alkyl esters in a lipid bilayer”. 《Chemical Physics Letters》 463 (1-3): 178. doi:10.1016/j.cplett.2008.08.021. 
  9. Inoue, K (February 2017). “5-Aminolevulinic acid-mediated photodynamic therapy for bladder cancer.”. 《International Journal of Urology》 24 (2): 97–101. doi:10.1111/iju.13291. PMID 28191719. 
  10. Qumseya, BJ; David, W; Wolfsen, HC (January 2013). “Photodynamic Therapy for Barrett's Esophagus and Esophageal Carcinoma.”. 《Clinical endoscopy》 46 (1): 30–7. doi:10.5946/ce.2013.46.1.30. PMC 3572348. PMID 23423151. 
  11. Tetard, MC; Vermandel, M; Mordon, S; Lejeune, JP; Reyns, N (September 2014). “Experimental use of photodynamic therapy in high grade gliomas: a review focused on 5-aminolevulinic acid.”. 《Photodiagnosis and photodynamic therapy》 11 (3): 319–30. doi:10.1016/j.pdpdt.2014.04.004. PMID 24905843. 
  12. Shishkova, N; Kuznetsova, O; Berezov, T (March 2012). “Photodynamic therapy for gynecological diseases and breast cancer.”. 《Cancer biology & medicine》 9 (1): 9–17. doi:10.3969/j.issn.2095-3941.2012.01.002. PMC 3643637. PMID 23691448. 
  13. FDA Approves Fluorescing Agent for Glioma Surgery.June 2017
  14. Ajioka, James; Soldati, Dominique, eds. (September 13, 2007). "22". Toxoplasma: Molecular and Cellular Biology (1 ed.). Taylor & Francis. p. 415. ISBN 9781904933342
  15. Beale SI (August 1990). "Biosynthesis of the Tetrapyrrole Pigment Precursor, delta-Aminolevulinic Acid, from Glutamate". Plant Physiol. 93 (4): 1273–9. PMC 1062668.틀:PMID. doi:10.1104/pp.93.4.1273
  16. Willows, R.D. (2004). "Chlorophylls". In Goodman, Robert M. Encyclopaedia of Plant and Crop Science. Marcel Dekker. pp. 258–262. ISBN 0-8247-4268-0
  17. Biswal, Basanti; Krupinska, Karin; Biswal, Udaya, eds. (2013). Plastid Development in Leaves during Growth and Senescence (Advances in Photosynthesis and Respiration). Dordrecht: Springer. p. 508. ISBN 9789400757233
  18. Malik, Z; Djaldetti, M (1979). 5 aminolevulinic acid stimulation of porphyrin and hemoglobin synthesis by uninduced Friend erythroleukemic cells. Cell Differentiation, 8(3), 223-33
  19. Olivo, M.; Bhuvaneswari, R.; Keogh, I. (2011). “Advances in Bio-Optical Imaging for the Diagnosis of Early Oral Cancer”. 《Pharmaceutics》 3: 354–378. doi:10.3390/pharmaceutics3030354. PMC 3857071. 
  20. Ogura S, Maruyama K, Hagiya Y, Sugiyama Y, Tsuchiya K, Takahashi K, Fuminori A, Tabata K, Okura I, Nakajima M, Tanaka T (2011). “The effect of 5-aminolevulinic acid on cytochrome c oxidase activity in liver mouse.”. 《BMC Research Notes》 17 (4): 6. doi:10.1186/1756-0500-4-66. PMC 3068109. 
  21. Loboda, A; Damulewicz, M; Pyza, E; Jozkowicz, A; Dulak, J (2016). “Role of Nrf2/HO-1 system in development, oxidative stress response and disease: an evolutionary conserved mechanism”. 《Cell Mol Life Sci》 73: 3221–47. doi:10.1007/s00018-016-2223-0. PMC 4967105. 
  22. Kotzabasis, K., Senger, H. (1990).The influence of 5-aminolevulinic acid on protochlorophyllide and protochlorophyll accumulation in dark-grown Scenedesmus. Z. Naturforch, 45, 71-73