Α-락트알부민

α-락트알부민(α-lactalbumin)은 알파-락트알부민(alpha-lactalbumin)과 LALBA로도 알려져 있으며, 사람에서 LALBA 유전자에 의해 암호화되는 단백질이다.^[5][6][7]

LALBA
사용 가능한 구조 PDB 동원체 검색: PDBe RCSB PDB ID 코드 목록 4L41, 1A4V, 1B9O, 1CB3, 1HML, 3B0I, 3B0O
식별자
다른 이름	LALBA, entrez:3906, LYZG, lactalbumin alpha, HAMLET
외부 ID	OMIM: 149750 MGI: 96742 HomoloGene: 1720 GeneCards: LALBA
유전자 위치 (인간) 염색체 12번 염색체[1] 자리 12q13.11 시작 48,567,684 bp[1] 끝 48,570,066 bp[1]
유전자 위치 (쥐) 염색체 15번 염색체 (쥐)[2] 자리 15|15 F1 시작 98,378,281 bp[2] 끝 98,380,602 bp[2]
RNA 발현 패턴 Bgee 인간 쥐(동원체) 최상위 발현 고환 epithelium of lactiferous gland 유관 left testis right testis 배 나팔관 ganglionic eminence subdivision of respiratory system 비뇨계통 최상위 발현 lactiferous gland 배 털 glossopharyngeal ganglion greater petrosal nerve 몸통뼈대 muscle of thigh 난황낭 팔 말초신경계 추가 참조 발현 데이터 BioGPS 추가 참조 발현 데이터
유전자 온톨로지 분자 함수 calcium ion binding 금속 이온 결합 lactose synthase activity lysozyme activity 세포 성분 세포밖공간 Golgi lumen Golgi membrane 세포 바깥쪽 생물학적 과정 세포자살 신호전달 세균에 대한 방어 반응 cell-cell signaling lactose biosynthetic process cell wall macromolecule catabolic process defense response to Gram-negative bacterium defense response to Gram-positive bacterium 출처: Amigo / QuickGO
동원체 종 인간 쥐 앙트레 3906 16770 앙상블 ENSG00000167531 ENSMUSG00000022991 유니프롯 P00709 P29752 RefSeq (mRNA) NM_002289 NM_001384350 NM_010679 RefSeq(단백질) NP_002280 NP_034809 위치(UCSC) Chr 12: 48.57 – 48.57 Mb Chr 15: 98.38 – 98.38 Mb PubMed 검색 [3] [4]
위키데이터
인간 보기/편집 쥐 보기/편집

개요

α-락트알부민은 거의 모든 포유류 종의 젖에서 락토스 생산을 조절하는 단백질이다.^[8] 영장류에서 α-락트알부민 발현은 호르몬인 프로락틴에 반응하여 상향 조절되고 락토스의 생산을 증가시킨다.^[9]

α-락트알부민은 락토스 신타아제(LS) 이종이합체의 조절 소단위를 형성하고 β-1,4-갈락토실트랜스퍼라아제(beta4Gal-T1)는 촉매 성분을 형성한다. 이 단백질들은 함께 LS가 포도당으로 갈락토스 부분을 전달하여 락토스를 생산할 수 있도록 한다. 다중체로서 α-락트알부민은 칼슘 및 아연 이온과 강하게 결합하며 살균 또는 항종양 활성을 가질 수 있다. 위와 같은 산성 환경에서 형성될 수 있는 인간 α-락트알부민의 접힘 변이체인 HAMLET은 종양 세포 및 미성숙 세포에서 세포자살을 유도하는 것으로 보인다.^[5] 따라서 α-락트알부민의 해당 접힘 역학은 매우 특이하다.^[10]

갈락토실트랜스퍼라아제인 Gal-T1과 복합체를 형성할 때, α-락트알부민은 효소의 포도당에 대한 친화도를 약 1000배 증가시키고 여러 갈락토스 단위의 중합 능력을 억제한다. 이는 Gal-T1을 락토스 신타아제로 전환하여 락토스를 형성하는 경로를 제공한다.

물리적 특성

α-락트알부민의 구조는 잘 알려져 있으며 123개의 아미노산과 4개의 이황화 결합으로 구성되어 있다. 분자량은 14178 Da이며, 등전점은 4.2에서 4.5 사이다. α-락트알부민은 홀로-상태(holo-state)와 아포-상태(apo-state)의 두 가지 주요 형태를 가지고 있다. 홀로-상태는 자연적인 형태이며, 접혀 있고 칼슘과 결합되어 있다. 아포-상태는 산성 조건에서 발생하며 칼슘 이온 방출 및 베타 시트 펼침과 관련이 있다.^[11] 베타-락토글로불린과의 주요 구조적 차이점 중 하나는 공유 결합 응집 반응의 시작점이 될 수 있는 자유 티올기가 없다는 것이다. 결과적으로 순수한 α-락트알부민은 변성 및 산성화 시 겔을 형성하지 않는다. α-락트알부민은 아래에서 볼 수 있는 단일의 강한 칼슘 결합 부위를 가진 Ca²⁺ 결합 단백질이다. 칼슘은 세 개의 아스파르트산 잔기(Asp 82, 87, 88)의 카복실기(파란색)와 라이신 79 및 아스파르트산 84의 카보닐기(보라색)에 결합한다. 이 결합은 두 개의 물 분자(빨간색)에 의해 조정된다. 이 잔기 결합 부위는 α-락트알부민을 함유하는 대부분의 종에서 보존된다.^[11]

진화

α-락트알부민의 서열 비교는 리소자임, 특히 Ca²⁺ 결합 c-리소자임과의 강한 유사성을 보여준다.^[12] 이 두 단백질은 물리적 구조의 많은 부분을 공유하지만 아미노산 서열의 절반 미만이 동일하여 기능적으로는 크게 다르다.^[11] 따라서 예상되는 진화 역사는 c-리소자임의 유전자 중복 이후 돌연변이가 발생하여 α-락트알부민에서 리소자임 촉매 활성을 상실한 것이다.^[8][13] 이 유전자는 포유류와 조류의 마지막 공통 조상보다 앞서 존재하며, 이는 약 300Ma에 그 기원이 있다고 추정된다.^[14]

기능

현재 연구는 생리적 락토스 생산 외에 α-락트알부민의 새로운 응용 분야를 찾고 있다.

영양

α-락트알부민은 신생아 영양에 필수적이다. 이 단백질은 최적의 성장, 발달 및 건강에 필요한 필수 아미노산과 생리활성 화합물을 제공한다. α-락트알부민은 사람 젖에서 가장 풍부한 유청 단백질이며, 그 특성은 모유 성분을 모방하기 위해 유아용 조제유에 포함되도록 연구되어 왔다. 이 단백질은 가지사슬 아미노산, 시스테인, 트립토판 잔기의 강력한 공급원이며, 각각 관련 건강상의 이점을 가지고 있다.^[15]

임상 용도

α-락트알부민은 여러 다양한 의학적 질환과 관련하여 연구되었으며 긍정적인 결과와 상관 관계가 있다고 생각된다. 이러한 이점 중 많은 부분이 구성하는 생리활성 화합물과 단백질의 복합체 결합 능력 때문이다.^[13]

다낭성 난소 증후군

다낭성 난소 증후군(PCOS)은 α-락트알부민 수치가 높을수록 증상 완화와 관련이 있는 질환 중 하나이다. 이 질환은 장내벽의 염증과 미생물군 불균형으로 인한 장내 미생물 불균형과 밀접하게 관련되어 있다. α-락트알부민은 락토바실러스 아시도필루스, 비피도박테리움 쇼르트, 비피도박테리움 롱굼과 같은 건강한 세균 균주를 촉진한다. 이 세균들은 장내 미생물총을 개선하는 짧은 사슬 지방산(SCFA)을 생성한다. 통제된 연구에서 α-락트알부민이 더 많이 함유된 식단을 섭취한 그룹은 다낭성 난소 증후군 관련 증상이 감소하고 건강한 세균 수치가 더 높았다. 이 질환에 대한 치료법은 없지만, 단기적인 해결책이 될 수 있다.^[16]

정신 건강

α-락트알부민은 정신 건강 개선과 관련된 아미노산의 공급원이다. 이 단백질은 긍정적인 기분과 관련된 신경전달물질인 세로토닌의 전구체인 트립토판 잔기가 풍부하다. 또한 이 단백질은 호르몬 균형을 돕는 다른 큰 중성 아미노산(LNAA)의 혈장 농도를 증가시킨다. 시스테인 잔기는 중요한 항산화제인 글루타티온 합성을 돕는다.^[15][16]

암

α-락트알부민이 올레산과 결합하여 HAMLET(종양 세포에 치명적인 인간 알파-락트알부민)이라는 복합체를 형성할 때 잠재적으로 가질 수 있는 세포자살 효과에 대한 광범위한 연구가 있었다. 이 HAMLET 복합체는 결합 시 막의 구조를 파괴하여 유기체의 무결성을 보호하기 위해 세포 사멸을 촉진한다. 이 복합체는 암세포의 핵으로 전위될 수 있지만 건강한 세포의 핵으로는 전위되지 않는다. 암세포 내에서 이 단백질-OA 복합체는 수많은 연구에서 종양의 진행을 늦추는 것으로 나타났다. α-락트알부민의 자연 상태는 이러한 동일한 항암 기능을 보이지 않으므로, 올레산이 세포자살 기능을 발현하는 반면 α-락트알부민은 결장암, 방광암, 교모세포종 암세포와 같은 특정 세포주를 표적으로 삼는 역할을 하는 것으로 보인다.^[13]