오탄당인산회로는 지방 합성이 활발한 조직과 세포 분열이 활발한 조직에서 주로 가동되며, 각 조직마다 NADPH 또는 리보스 5-인산 가운데 어느 쪽이 더 필요한지에 따라 용도가 나뉜다.
❶ 생각해 보셨나요?
오탄당인산회로는 모든 세포에서 같은 비중으로 일어날까요? 그렇지 않습니다. NADPH가 필요한 세포와 리보스 5-인산이 필요한 세포는 분명히 다릅니다. 어떤 조직에서 이 회로가 특히 활발히 일어나는지, 그리고 그 이유가 무엇인지를 이해하면 회로의 생리적 의미가 더 선명해집니다.
❷ NADPH 수요가 많은 조직은 어디인가
지방산 합성이 활발한 곳 — 지방산 합성에는 탄소 원료뿐 아니라 NADPH가 단계마다 소비된다. 간과 지방조직(adipose tissue)이 대표적이다. 간은 당 대사·지질 대사 전반이 교차하는 곳이고, 지방조직은 잉여 에너지를 중성지방으로 저장하는 데 특화되어 있다.
스테로이드 합성이 활발한 곳 — 부신 피질(adrenal cortex)은 미네랄코르티코이드(mineralocorticoid)·글루코코르티코이드(glucocorticoid)·안드로젠(androgen) 세 종류의 스테로이드 호르몬을 합성한다. 정소(testis)는 테스토스테론(testosterone)을 만든다. 유선 조직(mammary gland)은 수유 중 지방이 풍부한 유즙을 합성해야 한다. 이 세 조직 모두 스테로이드 또는 지질 합성에 NADPH를 대량 소비한다.
적혈구(erythrocyte) — 스스로 합성 반응을 하기 위해서가 아니라 생존을 위해 오탄당인산회로를 필요로 한다. 적혈구는 산소를 운반하는 과정에서 활성산소(reactive oxygen species)에 지속적으로 노출된다. NADPH는 글루타치온 환원 효소를 통해 산화된 글루타치온을 환원형으로 되돌리며, 이것이 산화 스트레스로부터 세포막을 보호한다. NADPH를 만들지 못하면 적혈구는 용혈된다.
❸ 리보스 5-인산 수요가 많은 조직은 어디인가
세포 분열이 활발한 조직은 DNA 합성을 위해 디옥시리보스(deoxyribose) — 즉 리보스 계열 오탄당 — 를 지속적으로 필요로 한다.
- 골수(bone marrow) — 혈액 세포를 끊임없이 생산한다.
- 피부 — 표피 세포가 탈락하고 증식을 반복한다.
- 장 상피 세포(intestinal epithelium) — 장 점막은 교체 주기가 짧아 분열이 매우 활발하다.
이 조직들의 공통점은 세포 분열 빈도가 높다는 것이다. 세포 분열에는 DNA 복제가 필요하고, DNA 복제에는 오탄당이 필요하므로 오탄당인산회로가 가동된다.
❹ 결국
오탄당인산회로가 많이 일어나는 조직은 두 범주로 정리된다. 하나는 지방산·스테로이드 합성처럼 NADPH를 많이 소비하는 조직이고, 다른 하나는 세포 분열이 활발해 리보스 5-인산이 많이 필요한 조직이다. 이 회로를 “에너지 대사의 보조 경로”로만 이해하면 각 조직에서 왜 이 회로가 필요한지 설명하기 어렵다. 합성 역량과 세포 증식 역량을 유지하는 경로로 이해하는 편이 정확하다.
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