{{위키데이터 속성 추적}}
{{infobox protein
| Name = ATP가수분해효소, H+/K+ 교환, 알파 폴리펩타이드
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| HGNCid = 819
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| OMIM = 137216
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'''수소-칼륨 ATP가수분해효소'''({{llang|en|hydrogen potassium ATPase}})는 [[위 (해부학)|위]]를 산성화시키는 역할을 담당하는 [[효소]]이다.<ref>{{서적 인용|first1= Hideki|last1= Sakai|first2= Takuto|last2= Fujii|first3= Noriaki|last3= Takeguchi|publisher= Springer|date= 2016|series= Metal Ions in Life Sciences|volume=16|title= The Alkali Metal Ions: Their Role in Life|editor1-last=Astrid|editor1-first= Sigel|editor2-last=Helmut|editor2-first=Sigel|editor3-last=Roland K.O.|editor3-first= Sigel|chapter= Chapter 13. Proton-Potassium (H+/K+) ATPases: Properties and Roles in Health and Diseases|pages= 459–483|doi=10.1007/978-3-319-21756-7_13|pmid= 26860309}}</ref> '''H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup>-ATP가수분해효소'''({{llang|en|H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup>-ATPase}})라고도 한다. 수소-칼륨 ATP가수분해효소는 E<sub>1</sub>-E<sub>2</sub> ATP가수분해효소라고도 하는 [[P형 ATP가수분해효소]]의 구성원이다.<ref name="Shin gastric">{{저널 인용|author1 =Shin, J. M. |author2 =Munson, K. |author3 =Vagin, O. |author4 =Sachs, G. |date=2009 |title=The gastric HK-ATPase: structure, function and inhibition. |journal=Pflügers Archiv: European Journal of Physiology |volume=457 |issue=3 |pages=609–622 |doi=10.1007/s00424-008-0495-4 |pmid=18536934 |pmc=3079481}}</ref>

== 생물학적 기능 ==
수소-칼륨 ATP가수분해효소는 위에서 [[양성자 펌프]]의 역할을 하는데, 위 내강의 [[칼륨]] 이온을 [[세포질]]의 [[하이드로늄 이온]]과 교환한다.<ref name="Shin gastric">{{저널 인용|author1 =Shin, J. M. |author2 =Munson, K. |author3 =Vagin, O. |author4 =Sachs, G. |date=2009 |title=The gastric HK-ATPase: structure, function and inhibition. |journal=Pflügers Archiv: European Journal of Physiology |volume=457 |issue=3 |pages=609–622 |doi=10.1007/s00424-008-0495-4 |pmid=18536934 |pmc=3079481}}</ref> 또한 위 내용물을 산성으로 만들어 [[소화효소]]인 [[펩신]]을 활성화시키는 데에 주된 역할을 맡는다.<ref name="Berg">{{서적 인용|author1 =Berg, J. M. |author2 =Tymoczko, J. L. |author3 =Stryer, L. |title=Biochemistry |url =https://archive.org/details/biochemistry0000berg |edition=7th |publisher=W.H. Freeman and Company |location=New York |year=2012}}</ref>

H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소는 주로 [[벽세포]]에서 발견된다. 벽세포는 위의 [[점막]]에 위치한 고도로 특수화된 [[상피세포]]이다. 벽세포는 광범위한 분비 막 시스템을 가지고 있으며 H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소는 벽세포 막을 구성하는 주된 분비 단백질이다. [[콩팥속질]]에서도 약간의 H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소가 발현된다.<ref name="Shin gastric" />

== 유전자와 단백질 구조 ==
H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소는 두 개의 유전자로부터 생산되는 이종이량체 [[단백질]]이다. 유전자 ''ATP4A''<ref>[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/495 ATP4A ATPase H+/K+ transporting alpha subunit]</ref>는 α 소단위체를 암호화한다. α 소단위체는 대략 1000개의 아미노산으로 구성되어 있으며 효소의 활성 부위를 포함하고 있다. 또한 세포막에 구멍을 형성하여 이온이 수송될 수 있도록 한다. 하이드로늄 이온은 α 소단위체에 존재하는 두 개의 활성 부위에 결합한다.<ref name="Chourasia">{{저널 인용|author1 =Chourasia, M. |author2 =Sastry, G. M. |author3 = Sastry. G. N. |date=2005 |title=Proton binding sites and conformational analysis of H+K+-ATPase
|journal=Biochemical and Biophysical Research Communications |volume=336 |issue=3 |pages=961–966 |doi=10.1016/j.bbrc.2005.08.205|pmid =16157306 }}</ref> 또한 α 소단위체는 인산화 부위 Asp<sup>385</sup>를 가지고 있다.<ref name="Scheirlinckx">{{저널 인용|author1 =Scheirlinckx, F. |author2 =Raussens, V. |author3 =Ruysschaert, J.-M. |author4 =Goormaghtigh, E. |date=2004 |title=Conformational changes in gastric H+/K+-ATPase monitored by difference Fourier-transform infrared spectroscopy and hydrogen/deuterium exchange |journal=Biochemical Journal |volume=382 |issue =Pt 1 |edition=Pt 1 |pages=121–129|doi=10.1042/BJ20040277|pmid=15096097|pmc=1133922}}</ref> 유전자 ''ATP4B''<ref>[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/496 ATP4B ATPase H+/K+ transporting beta subunit]</ref>는 H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소의 β 소단위체를 암호화한다. β 소단위체는 대략 300개의 아미노산으로 이루어져 있는데, 36개 아미노산으로 구성된 N말단 세포질 도메인, 하나의 막관통 도메인, 고도로 [[글리코실화]]되어 있는 세포외 도메인이 들어가 있다.

[[파일:Hydrogen potassium ATPase.jpg|섬네일|수소-칼륨 ATP가수분해효소의 구조. α 소단위체는 분홍색으로, β 소단위체는 파란색으로 표시되어 있다.]]

H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소의 β 소단위체는 α 소단위체를 안정하게 만들며 효소 기능에 필수적이다. β 소단위체는 수소-칼륨 펌프가 거꾸로 작용하는 것을 막으며<ref name="Abe Inter">{{저널 인용|author1=Abe, K. |author2=Tani, K. |author3=Nishizawa, T. |author4=Fujiyoshi, Y. |date=2009 |title=Inter-subunit interaction of gastric H<sup>+</sup>,K<sup>+</sup>-ATPase prevents reverse reaction of the transport cycle |journal=The EMBO Journal |volume=28 |issue=11 |pages=1637–1643 |doi=10.1038/emboj.2009.102 |pmid=19387495 |pmc=2693145}}</ref> 이종이량체 단백질이 세포 안에서 세포막으로 이동하도록 하는 신호를 포함하고 있다. 이러한 신호 중 일부는 α 소단위체에서 발견되는 신호에 종속적이다.

H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소의 구조는 사람, 개, 돼지, 쥐, 토끼에서 완전히 밝혀져 있으며 모든 종에서 98%의 [[상동성]]을 보인다.<ref name="Shin gastric" />

== 효소 기전과 활성 ==
H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소는 [[P형 ATP가수분해효소]] 중에서도 [[진핵생물]] 클래스인 P<sub>2</sub>형 ATP가수분해효소의 일종이다.<ref name="Shin Ion">{{저널 인용|author1=Shin, J. M. |author2=Sachs, G. |date=2009 |title=Ion Motive ATPases: P-type ATPases |journal=eLS |doi=10.1002/9780470015902.a0001379.pub2|isbn=978-0470016176 }}</ref> Ca<sup>2+</sup>이나 Na<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소처럼 H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소도 α, β [[기본단위체]]로 기능한다<ref name="Dach">{{저널 인용|author1=Dach, I. |author2=Olesen, C. |author3=Signor, L. |author4=Nissen, P. |author5=le Maire, M. |author6=Møller, J. V. |author7=Ebel, C. |date=2012 |title=Active Detergent-solubilized H<sup>+</sup>,K<sup>+</sup>-ATPase Is a Monomer |journal=The Journal of Biological Chemistry |volume=287 |issue=50|doi=10.1074/jbc.M112.398768 |pages=41963–41978|pmid=23055529|pmc=3516743|doi-access=free }}</ref> 다른 진핵생물 ATP가수분해효소와 달리 H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소는 하나의 양성자를 위 내강으로 이동시키고 하나의 칼륨 이온을 위 내강으로부터 내보내므로 전기중립(electroneutral)이다.<ref name="Shin Ion" /> 이온 펌프로서 H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소는 [[아데노신 삼인산|ATP]]를 [[가수분해]]시킨 에너지를 사용하여 이온을 농도 차이에 역행하여 운반할 수 있다. 다른 P형 ATP가수분해효소와 마찬가지로 수송 사이클 도중 인산기가 ATP에서 H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소로 전달된다. 이 인산기가 효소의 형태 변화를 일으켜 이온의 수송을 돕는다.

H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소는 [[장크롬친화성유사세포]](ECL 세포)가 [[히스타민]]을 방출하게 만드는 [[가스트린]]에 의해 간접적으로 활성화된다.<ref name="Prinz">{{저널 인용|author1 =Prinz, C. |author2 =Kajimura, M. |author3 =Scott, D. |author4 =Helander, H. |author5 =Shin, J. |author6 =Besancon, M. |author7 =Bamberg, K. |author8 =Hersey, S. |author9 = Sachs, G. |date=1992 |title=Acid secretion and the H,K ATPase of stomach |journal=The Yale Journal of Biology and Medicine |volume=65 |issue=6 |pages=577–596|pmc=2589780|pmid=1341065}}</ref> 히스타민은 벽세포의 [[H2 수용체]]에 결합하여 [[cAMP 의존성 경로]]를 활성화시킨다. cAMP 의존성 경로는 효소가 세포질에서 자극된 벽세포 막의 소관(canaliculi)으로 이동하도록 한다.<ref name="Shin gastric" /> 한번 위치를 이동한 후에 H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소는 E1과 E2 형태를 오가면서 이온을 막 너머로 수송한다.

[[파일:Gastric hydrogen potassium ATPase mechanism.svg|섬네일|어떻게 H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소의 E1-E2 형태 변화가 이온 수송과 관련되어 있는지 보여주는 그림. 각주의 출처도 확인.<ref name="Shin gastric"/>]]

== 임상적 관련성 ==
[[위 식도 역류병]](GERD)이나 [[소화성 궤양]]을 치료하는 가장 흔한 방법이 H<sup>+</sup>/K<sup>+</sup> ATP가수분해효소를 억제하여 위의 산도를 떨어뜨리는 것이다.<ref name="Shin Molecular">{{저널 인용|author1 =Shin, J. M. |author2 =Vagin, O. |author3 =Munson, K. |author4 =Kidd, M. |author5 =Modlin, I. M. |author6 =Sachs, G. |date=2008 |title=Molecular mechanisms in therapy of acid-related diseases |url =https://archive.org/details/sim_cellular-and-molecular-life-sciences_2008-01_65_2/page/264 |journal=Cellular and Molecular Life Sciences | volume=65 |issue=2 |pages=264–281 |doi=10.1007/s00018-007-7249-x|pmid=17928953|pmc=3081136}}</ref> 산도를 떨어뜨려 질환의 증상을 완화시킬 수는 있으나 GERD나 소화성 궤양의 근본적인 원인을 해결하지는 못한다. GERD의 근본적인 원인은 [[아래식도조임근]]이 비정상적으로 이완되는 것이고, 소화성 궤양의 흔한 원인은 [[위나선균]](''H. pylori'') 감염이나 [[비스테로이드 항염증제]](NSAIDs) 사용이다.<ref name="Yeomans">{{저널 인용|author =Yeomans, N. D. |date=2011 |title=The ulcer sleuths: The search for the cause of peptic ulcers |journal=Journal of Gastroenterology and Hepatology |volume=26 |pages=35–41 |doi=10.1111/j.1440-1746.2010.06537.x |pmid=21199512|s2cid=42592868 |doi-access=free }}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[ATP가수분해효소]] (ATPase)
* [[양성자 ATP가수분해효소]] (양성자 ATPase)
* [[P형 ATP가수분해효소]] (P형 ATPase)
* [[Na+/K+-ATP가수분해효소|Na<sup>+</sup>/K<sup>+</sup>-ATP가수분해효소]] (Na<sup>+</sup>/K<sup>+</sup>-ATPase)

== 각주 ==
{{각주}}

{{ATP가수분해효소}}
{{산 무수물 가수분해효소}}

[[분류:인간 19번 염색체상 유전자]]
[[분류:인간 13번 염색체상 유전자]]
[[분류:체액]]
[[분류:소화계]]
[[분류:수소생물학]]
[[분류:수송 단백질]]
[[분류:EC 3.6.3]]