homocysteine(호모시스테인)

호모시스테인은 비단백질성 아미노산이다. cysteine이라는 아미노산의 homologue이나, methylene bridge(-CH2-)가 붙어 있는 점이 다르다. 호모시스테인은 methionine에서 termnal C^ε  methyl group을 제거를 통해 체내에서 만들어진다. 호모시스테인은 다시 methionine으로 재활용 될 수 있고, 또한 B-vitamins을 첨가하면 cysteine으로 변환되기도 한다.

체내 많은 양의 호모시스테인은 심혈관 질환의 발생과 연관이 있다고 하지만, 호모시스테인의 양을 줄인다고 해도 결과를 좋게하진 않는다.

고용량의 호모시스테인은 내피(endothelium)의 손상을 더 쉬운 상태로 만들고, 이것은 혈관벽의 염증을 만들어 내고, 결과적으로 죽상 생성으로 이어져 결국 허혈성 손상을 일으킬 수 도 있다. 그래서 호모시스테인이 혈 중에 고용량이 존재하게 되면 관상동맥 질환의 위험 요소가 될 가능성이 있다. 심혈관 질환은 죽상경화증이 관상동맥의 구멍을 막을 때 생길 수 있다. 관상동맥은 심장에 산소를 공급하는 혈관이다.

고호모시스테인 혈증은 혈전이나 심장발닥, 뇌졸중 등의 발병과 관련이 있으나, 고호모시스테인 혈증이 이러한 병에 독립적인 위험 요소인지는 불확실하다.  이것은 임산부에게서 유산이나 자간전증등을 일으킬 수 있으며, 또한 선천적 장애를 일으킬 수 도 있다.

1. Structure

호모시스테인은 중성 pH에서 zwitterion(양극, 음극을 모두 가진 이온)으로 존재한다.

2. 생체 합성과 생화학적 역할

호모시스테인은 섭취를 통해 얻어지는게 아니다. 대신, 이것은 methionine이라는 물질이 몇 단계의 과정을 거쳐서 합성이 된다. 

1st, 메티오닌은 ATP로 부터 아데노신 그룹을 얻는다. 이 반응은 S-adenosyl-methionine synthase라는 효소를 통해서 이화되며, S-adenosyl methionine(SAM)이 아데노신 그룹을 받는다. 그 후 SAM은 methyl group을 acceptor molecule로 전달한다. (즉, norepinephrine은 epinephrine합성에서 acceptor 역할을 하며, DNA methyltransferase는 DNA methylation 과정에서 중간 acceptor역할 을 한다.) 아데노신은 후에 L-homocysteine을 만들기 위해 수산화된다. L-homocysteine은 2가지 기본적인 운명이 있다. Tetrahydrofolate(THF)를 통해서 L-methionine으로 돌아가거나, L-cysteine으로 변환된다.

2.1 cysteine의 생합성

포유류는 homocysteine을 통해 cysteine 아미노산을 생합성한다. Cystathionine 베타-synthase는 응축되어 있는 homocysteine 과 serine을 이화시켜 cystathionine을 준다. 이 반응은 pyridoxine(vitamin B6)를 조요소(cofactor)로 이용한다. Cystathionine 베타-lyase는 그 후 이 이중아미노산을 cysteine, ammonia, 그리고 alpha-ketobutyrate로 변환한다. 세균과 식물은 cysteine을 만들 때 다른 경로를 이용하는데, O-acetylserine이라는 놈이 관여한다.

2.2 Methionine salvage

homocysteine은 methionine으로 재활용 될 수 있다. 이 과정은 N5-methyl tetrahydrofolate(methy donor)와 cobalamin(vitamin B12)-related enzymes를 사용한다.  자세한건 메티오닌 합성편 참조 =3=3

2.3 Other reactios of biochemical significance

호모시스테인은 고리화 되어 homocysteine thiolactone이 되기도 한다. (5개의 링을 가진 heterocycle) 이 자체 고리화 반응 때문에, 호모시스테인이 가진 peptides는 oxidative stress를 만드는 과정을 통해서 자기 자신을 쪼개는 경향이 있다.

3. homocysteine levels

homocysteine levels은 일반적으로 여자보다 남자에게 높으며, 연령에 따라 증가한다.

서양인들의 일반적인 레벨은 10~12이며,  20 μmol/L은 비타민 B 섭취가 적거나 나이든 사람들에게서 발견된다. 여성들은 남성보다 생식능력이 있는 기간엔 10~15프로 정도 낮게 나타났으며, 이것은 왜 여성들이 남성들보다 평균적으로 10~15년 후부터 심근경색으로 고통 받는지를 설명해주는 것일 수도 있다. 그러니 이러한 현상은 내인성의 estrogen의 높은 용량으로 더욱 쉽게 설명되며, 에스트로젠은 심장질환 예방효과가 있다.

Blood reference ranges for homocysteine:

Sex	Age	Lower limit	Upper limit	Unit	Elevated	Therapeutic target
Female	12–19 years	3.3[9]	7.2[9]	μmol/L	> 10.4 μmol/L or > 140 μg/dl	< 6.3 μmol/L[10] or < 85 μg/dL[10]
		45[11]	100[11]	μg/dL
	>60 years	4.9[9]	11.6[9]	μmol/L
		66[11]	160[11]	μg/dL
Male	12–19 years	4.3[9]	9.9[9]	μmol/L	> 11.4 μmol/L or > 150 μg/dL
		60[11]	130[11]	μg/dL
	>60 years	5.9[9]	15.3[9]	μmol/L
		80[11]	210[11]	μg/dL

위의 범위는 예시로만 제시된 것이다. 실험결과의 해석은 해당 실험실 범위에 따라 해석합니다.

4. Elevated homocysteine

비정상적으로 혈장에 homocysteine이 고용량, 의학적으론  15 µmol/L일경우 고호모시스테인 혈증이라 한다. 이것은 다양한 많은 질환(색전증, 신경정신학적 병, 골절 등을 포함하는)의 발전에 확실한 위험요소라고 주장되고 있다.

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- From wikipedia Eng : http://en.wikipedia.org/wiki/Homocysteine