삼투물질

삼투물질(Osmolyte)은 생물학적 유체의 속성에 영향을 미치는 저분자 유기 화합물이다. 삼투물질은 다양한 유기체, 특히 환경 스트레스에 대한 반응으로 삼투압을 조절하고 세포 항상성을 유지하는 데 중요한 역할을 하는 유기 분자의 한 종류이다.^[1] 이들의 주요 역할은 수용액의 점도, 녹는점 및 이온 강도에 영향을 미쳐 세포의 완전성을 유지하는 것이다. 외부 삼투압으로 인해 세포가 부풀어 오르면 막 채널이 열리고 삼투물질이 물과 함께 유출되어 정상적인 세포 부피를 회복시킨다.

이 분자들은 삼투 스트레스의 영향을 상쇄하는 데 관여하는데, 이는 세포 내부 및 외부의 용질(이온 및 당 등) 농도 변동이 발생할 때 일어난다. 삼투물질은 세포가 변화하는 삼투 조건에 적응하도록 도와 생존과 기능을 보장한다.^[2] 삼투물질은 또한 세포의 구성 요소와 상호 작용하여 예를 들어 단백질 접힘에 영향을 미친다.^[3][4] 흔한 삼투물질로는 아미노산, 당 및 폴리올, 메틸아민, 메틸설포늄 화합물, 요소 등이 있다.

사례 연구

삼투 보호제 역할을 할 수 있는 자연 삼투물질에는 트라이메틸아민 N-옥사이드(TMAO), 다이메틸설포니오프로피오네이트, 사르코신, 베타인, 글리세로포스포릴콜린, 미오 이노시톨, 타우린, 글라이신 등이 있다.^[5][6] 박테리아는 높은 삼투 환경으로부터 보호하기 위해 삼투물질을 축적한다.^[7] 삼투물질은 염분에 내성이 있는 박테리아를 제외하고는 중성 비전해질이다.^[6] 인간의 경우, 삼투물질은 콩팥수질에서 특히 중요하다.^[8]

삼투물질은 물고기의 세포에 존재하며, 세포를 수압으로부터 보호하는 기능을 한다. 물고기 세포의 삼투물질 농도는 압력에 따라 선형적으로 증가하므로 깊이에 따라 증가한다. 따라서 삼투물질은 물고기가 생존할 수 있는 최대 깊이를 계산하는 데 사용되었다. 물고기 세포는 약 26,900 피트 (8,200 미터) 깊이에서 최대 삼투물질 농도에 도달하며, 27,349 피트 (8,336 미터)보다 깊은 곳에서는 물고기가 관찰된 적이 없다.^[9][10]