{{위키데이터 속성 추적}}
{{효소 정보
| 이름 = 과당-이중인산 알돌레이스
| AltNames =
| 그림 = 1qo5.jpg
| 그림_크기 = 270px
| caption = 사람의 과장-이중인산 알돌레이스 옥타머
| EC_number = 4.1.2.13
| CAS_number = 9024-52-6
| GO_code = 0004332
}}

'''알돌레이스'''({{llang|en|aldolase}}) ({{EC number|4.1.2.13}})는 [[알돌]]인 [[과당 1,6-이중인산]]을 [[삼탄당]] 인산인 [[다이하이드록시아세톤 인산]]과 [[글리세르알데하이드 3-인산]]으로 분해하는 [[가역 반응]]을 촉매하는 [[효소]]이다. '''과당-이중인산 알돌레이스'''({{llang|en|fructose-bisphosphate aldolase}}), '''과당 1,6-이중인산 알돌레이스'''({{llang|en|fructose 1,6-bisphosphate aldolase}})라고도 한다. 알돌레이스는 또한 [[과당 1-인산]] 및 [[세도헵툴로스]] 1,7-이중인산과 같은 다른 (3''S'',4''R'')-케토스 1-인산으로부터 다이하이드록시아세톤 인산을 생성시킬 수 있다. [[동화대사]] 경로인 [[포도당신생합성]]과 [[캘빈 회로]]는 알돌레이스의 역반응을 사용한다. [[이화대사]] 경로인 [[해당과정]]은 알돌레이스의 정반응을 사용한다. 알돌레이스는 작용 메커니즘에 따라 두 종류로 나뉜다.

또한, 알돌레이스라는 용어는 보다 일반적으로 [[시알산]]을 생성하는 [[시알산 알돌레이스]]와 같은 [[알돌 반응]]([[알돌]] 생성) 또는 그 역반응(알돌 분해)을 촉매하는 효소를 지칭하기도 한다.

== 작용 메커니즘 및 구조 ==
클래스 I 단백질은 고도로 보존된 [[활성 부위]]의 [[리신]]을 다이하이드록시아세톤 인산의 [[카보닐기|카보닐]] 탄소와 연결시키는 [[양성자화]]된 [[쉬프 염기]] [[중간생성물]]을 형성한다. 또한, 티로신 잔기들은 안정화시키는 수소 수용체로 작용하는 이러한 메커니즘에 중요하다. 클래스 II 단백질은 [[아연|Zn<sup>2+</sup>]]와 같은 [[원자가|2가 양이온]]으로 카보닐기를 극성을 띠게 만드는 다른 메커니즘을 사용한다. [[타가토스-이중인산 알돌레이스]]인 [[대장균]]의 [[갈락티톨]] [[오페론]] 단백질인 gatY 및 [[N-아세틸갈락토사민|''N''-아세틸갈락토사민]] 오페론 단백질인 agaY는 클래스 II 과당-이중인산 알돌레이스의 [[상동성|상동체]]이다. 이들 상동체들의 서열의 전반부에 2개의 [[히스티딘]] [[잔기]]가 아연과 결합하는 것에 관여하는 것으로 나타났다.<ref name=Zgiby00/>

두 부류의 [[단백질 소단위체]]는 각각의 활성 부위를 함유하는 [[TIM 배럴]]로 접힌 [[단백질 도메인|α/β 도메인]]을 가지고 있다. 몇몇 소단위체들이 [[단백질의 4차 구조|완전한 단백질]]로 조립된다. 두 클래스의 단백질은 [[서열 정렬]]을 일부 공유한다.

몇 가지 예외를 제외하고 클래스 I 단백질만이 [[동물]], [[유배식물|식물]] 및 [[녹색조류|녹조류]]에서 발견되었다.<ref name=Patron04/> 몇 가지 예외를 제외하고 클래스 II 단백질만이 [[균류]]에서 발견되었다. 두 클래스 단백질 모두 다른 [[진핵생물]]과 [[세균]]에서 널리 발견되었다. 두 클래스 단백질 모두 다른 진핵생물과 세균에서 널리 발견되었다. 두 클래스 단백질은 종종 같은 생물체에 함께 존재한다. 식물과 조류는 보통의 [[세포질]] 알돌레이스 외에도 때때로 세포 내 공생의 산물인 [[색소체]] 알돌레이스를 가지고 있다. 클래스 I 메커니즘을 가지고 있는 이작용성 과당-이중인산 알돌레이스/인산가수분해효소는 [[고균]]과 일부 세균에서 널리 발견되었다.<ref name=Siebers01/> 이러한 고균 알돌레이스의 활성 부위는 또한 TIM 배럴에 존재한다.

== 해당과정 및 포도당신생합성 ==
[[해당과정]]과 [[포도당신생합성]]은 일련의 6가지 [[가역 반응]]을 공유한다. 해당과정에서 [[과당 1,6-이중인산]]은 알돌레이스에 의해 [[글리세르알데하이드 3-인산]]과 [[다이하이드록시아세톤 인산]]으로 분해된다. 포도당신생합성에서 글리세르알데하이드 3-인산은 알돌레이스에 의해 과당 1,6-이중인산으로 환원된다. 해당과정 및 포도당신생합성에서 사용되는 알돌레이스는 세포질 단백질이다.

[[척추동물]]에서 3가지 형태의 클래스 I 단백질이 발견된다. [[알돌레이스 A]]는 [[근육]]과 [[뇌]]에서, [[알돌레이스 B]]는 [[간]], [[콩팥]] 및 [[장세포]]에서, [[알돌레이스 C]]는 뇌에서 우선적으로 [[유전자 발현|발현]]된다. 알돌레이스 A와 알돌레이스 C는 주로 해당과정에 관여하는 반면, 알돌레이스 B는 해당과정과 포도당신생합성 모두에 관여한다.<ref name=Walther98/> 알돌레이스 B의 일부 결함은 [[유전성 과당불내증]]을 유발한다. [[간]]에서 유리 [[과당]]의 대사는 알돌레이스 B가 [[과당 1-인산]]을 [[반응물|기질]]로 사용하는 능력을 이용한다.<ref name=Gopher90/> 고균의 과당-이중인산 알돌레이스/인산가수분해효소는 아마도 그 [[생성물]]이 [[과당 6-인산]]이기 때문에 포도당신생합성과 관련이 있다.<ref name=Estelmann11/>

== 캘빈 회로 ==
[[캘빈 회로]]는 [[탄소 고정]] 경로이다. 캘빈 회로는 [[이산화 탄소]]와 다른 화합물을 [[포도당]]으로 전환시키는 [[광합성]] 과정의 일부이다. 캘빈 회로와 [[포도당신생합성]]은 일련의 4가지 [[가역 반응]]을 공유한다. 두 경로에서 [[3-포스포글리세르산]]은 마지막 반응을 촉매하는 알돌레이스에 의해 [[과당 1,6-이중인산]]으로 환원된다. [[과당 1,6-이중인산가수분해효소]]에 의해 두 경로를 촉매하는 5번째 반응은 과당 1,6-이중인산을 [[과당 6-인산]]과 무기 인산으로 [[가수분해]]한다. [[깁스 자유 에너지|자유 에너지]]의 큰 감소는 이 반응을 비가역적으로 만든다. 캘빈 회로에서 알돌레이스는 또한 [[다이하이드록시아세톤 인산]]과 [[에리트로스 4-인산]]으로부터 세도헵툴로스 1,7-이중인산의 생성을 촉매한다. 캘빈 회로의 주요 생성물은 다이하이드록시아세톤 인산과 글리세르알데하이드 3-인산의 혼합물인 삼탄당 인산과 과당 6-인산이다. 삼탄당 인산과 과당 6-인산은 [[리불로스 1,5-이중인산]]을 재생성하는데도 필요하다. 캘빈 회로에서 [[식물]]과 [[조류 (수생 생물)|조류]]에 의해 사용되는 알돌레이스는 일반적으로 [[세포핵|핵]] [[유전자]]에 의해 암호화된 [[색소체]]에 표적화된 단백질이다.

== 반응 ==
알돌레이스는 다음과 같은 반응을 촉매한다.
:[[과당 1,6-이중인산]] {{eqm}} [[다이하이드록시아세톤 인산]] + [[글리세르알데하이드 3-인산]]

또한 다음의 반응들도 촉매한다.
:세도헵툴로스 1,7-이중인산 {{eqm}} 다이하이드록시아세톤 인산 + [[에리트로스 4-인산]]
:[[과당 1-인산]] {{eqm}} 다이하이드록시아세톤 인산 + [[글리세르알데하이드]]

알돌레이스는 [[해당과정]]/[[포도당신생합성]]의 가역 반응에 사용된다.
:2([[포스포엔올피루브산]] + [[NADH]] + H<sup>+</sup> + [[아데노신 삼인산|ATP]] + H<sub>2</sub>O) {{eqm}} [[과당 1,6-이중인산]] + 2(NAD<sup>+</sup> + [[아데노신 이인산|ADP]] + P<sub>i</sub>)

알돌레이스는 또한 과당 1,6-이중인산가수분해효소와 함께 캘빈 회로와 포도당신생합성에서 사용된다.
:2([[3-포스포글리세르산]] + [[NADPH]] + H<sup>+</sup> + ATP + H<sub>2</sub>O) {{eqm}} 과당f 1,6-이중인산 + 2(NADP<sup>+</sup> + ADP + P<sub>i</sub>)
:과당 1,6-이중인산 + H<sub>2</sub>O → 과당 6-인산 + P<sub>i</sub>

포도당신생합성에서 3-포스포글리세르산은 [[엔올레이스]] 및 [[포스포글리세르산 뮤테이스]]의 연속적인 작용에 의해 생성된다.
:[[포스포엔올피루브산]] + H<sub>2</sub>O {{eqm}} [[2-포스포글리세르산]] {{eqm}} [[3-포스포글리세르산]]

캘빈 회로에서 3-포스포글리세르산은 [[루비스코]]에 의해 생성된다.
:[[리불로스 1,5-이중인산]] + CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O → 2(3-포스포글리세르산)

3-포스포글리세르산은 [[포스포글리세르산 키네이스]]에 의해 [[1,3-비스포스포글리세르산]]으로 전환되고, 1,3-비스포스포글리세르산은 포도당신생합성에서 [[글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소]]에 의해 글리세르알데하이드 3-인산으로 전환되며, 캘빈 회로에서 [[글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소 (NADP+) (인산화)|글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소 (NADP<sup>+</sup>) (인산화)]]에 의해 글리세르알데하이드 3-인산으로 전환된다.
:3-포스포글리세르산 + ATP {{eqm}} 1,3-비스포스포글리세르산 + ADP
:1,3-비스포스포글리세르산 + NAD(P)H + H<sup>+</sup> {{eqm}} 글리세르알데하이드 3-인산 + P<sub>i</sub> + NAD(P)<sup>+</sup>

삼탄당 인산 이성질화효소는 다이하이드록시아세톤 인산과 글리세르알데하이드 3-인산을 거의 평형 상태로 유지하여 삼탄당 인산이라 불리는 혼합물을 생성한다.
:글리세르알데하이드 3-인산 {{eqm}} 다이하이드록시아세톤 인산

따라서 알돌레이스는 글리세르알데하이드 3-인산과 다이하이드록시아세톤 인산을 둘 다 기질로 사용한다.

== 문라이팅 특성 ==
알돌레이스는 또한 [[액틴|F-액틴]], [[튜불린|α-튜불린]], [[디네인]]의 가벼운 사슬, [[비스코트-올드리치 증후군 단백질]](WASp), [[밴드 3 음이온 수송 단백질]], [[포스포라이페이스 D]], 포도당 수송체인 [[GLUT4]], [[이노시톨 1,4,5-삼중인산]], [[V-ATPase]], ARNO([[ADP-리보실화 인자 6]]의 [[구아닌 뉴클레오타이드 교환인자]])를 포함한 다수의 다른 단백질들에 대한 알돌레이스의 결합 친화도에 기초하여 많은 "문라이팅(moonlighting)" 특성 또는 비촉매적 기능과 관련되어 있다. 이러한 연관성은 주로 세포의 구조에 관여하는 것으로 생각되며, 세포 내 섭취, 기생충의 침입, 세포 골격의 재배열, 세포 운동성, [[막 단백질]] 트래피킹 및 재활용, 신호전달 및 조직의 구획화에 관여하는 것으로 조사되었다.<ref name=Rangarajan10/><ref name=Ahn94/><ref name=Merkulova11/>

== 같이 보기 ==
* [[삼탄당 인산 이성질화효소]]
* [[과당 6-인산]]
* [[과당 1,6-이중인산]]

== 각주 ==
{{각주|35em|refs=

<ref name=Estelmann11>{{저널 인용|vauthors=Estelmann S, Hügler M, Eisenreich W, Werner K, Berg IA, Ramos-Vera WH, Say RF, Kockelkorn D, Gad'on N, Fuchs G |year=2011 |title=Labeling and enzyme studies of the central carbon metabolism in ''Metallosphaera sedula'' |journal=J. Bacteriol. |volume=193 |issue=5 |pages=1191–200 |doi=10.1128/JB.01155-10 |pmid=21169486 |pmc=3067578}}</ref>

<ref name=Gopher90>{{저널 인용|vauthors=Gopher A, Vaisman N, Mandel H, Lapidot A |year=1990 |title=Determination of fructose metabolic pathways in normal and fructose-intolerant children: a C-13 NMR study using C-13 fructose |journal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=87 |issue=14 |pages=5449–53 |doi= 10.1073/pnas.87.14.5449|pmid=2371280 |pmc=54342}}</ref>

<ref name=Patron04>{{저널 인용|vauthors=Patron NJ, Rogers MB, Keeling PJ |year=2004 |title=Gene replacement of fructose-1,6-bisphosphate aldolase supports the hypothesis of a single photosynthetic ancestor of chromalveolates |journal=Eukaryotic Cell |volume=3 |issue=5 |pages=1169–75 |doi=10.1128/EC.3.5.1169-1175.2004 |pmid=15470245 |pmc=522617}}</ref>

<ref name=Siebers01>{{저널 인용|vauthors=Siebers B, Brinkmann H, Dörr C, Tjaden B, Lilie H, van der Oost J, Verhees CH |year=2001 |title=Archaeal fructose-1,6-bisphosphate aldolases constitute a new family of archaeal type class I aldolase |journal=J. Biol. Chem. |volume=276 |issue=31 |pages=28710–8 |doi=10.1074/jbc.M103447200 |pmid=11387336|doi-access=free }}</ref>

<ref name=Walther98>{{저널 인용|vauthors=Walther EU, Dichgans M, Maricich SM, Romito RR, Yang F, Dziennis S, Zackson S, Hawkes R, Herrup K |year=1998 |title=Genomic sequences of aldolase C (Zebrin II) direct lacZ expression exclusively in non-neuronal cells of transgenic mice |journal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=95 |issue=5 |pages=2615–20 |doi= 10.1073/pnas.95.5.2615|pmid=9482935 |pmc=19434}}</ref>

<ref name=Zgiby00>{{저널 인용|vauthors=Zgiby SM, Thomson GJ, Qamar S, Berry A |year=2000 |title=Exploring substrate binding and discrimination in fructose1, 6-bisphosphate and tagatose 1,6-bisphosphate aldolases |journal=Eur. J. Biochem. |volume=267 |issue=6 |pages=1858–68 |doi=10.1046/j.1432-1327.2000.01191.x |pmid=10712619}}</ref>

<ref name= Rangarajan10>{{저널 인용|vauthors=Rangarajan ES, Park H, Fortin E, Sygusch J, Izard T |year=2010 |title=Mechanism of Alolase Control of Sorting Nexin 9 Function in Endocytosis |journal=J. Biol. Chem. |volume=285 |issue=16 |pages=11983–90 |doi=10.1074/jbc.M109.092049 |pmid= 20129922 |pmc=2852936}}</ref>

<ref name= Ahn94>{{저널 인용|vauthors=Ahn AH, Dziennis S, Hawkes R, Herrup K |year=1994 |title=The cloning of zebrin II reveals its identity with aldolase C |journal=Development |volume=120 |issue=8 |pages=2081–90 |doi= |pmid= 7925012}}</ref>

<ref name= Merkulova11>{{저널 인용|vauthors=Merkulova M, Hurtado-Lorenzo A, Hosokawa H, Zhuang Z, Brown D, Ausiello DA, Marshansky V |year=2011 |title=Aldolase directly interacts with ARNO and modulates cell morphology and acid vesicle distribution |journal= Am J Physiol Cell Physiol |volume=300 |issue=6 |pages= C1442-55 |doi=10.1152/ajpcell.00076.2010 |pmid= 21307348 |pmc=3118619}}</ref>

}}

== 더 읽을거리 ==
{{참고 자료 시작|35em}}
* {{저널 인용|vauthors=Berry A, Marshall KE |title=Identification of zinc-binding ligands in the class II fructose-1,6-bisphosphate aldolase of Escherichia coli |journal=FEBS Lett. |volume=318 |issue=1 |pages=11–6 |date=February 1993 |pmid=8436219 |doi=10.1016/0014-5793(93)81317-S}}
* {{저널 인용|vauthors=Freemont PS, Dunbar B, Fothergill-Gilmore LA |title=The complete amino acid sequence of human skeletal-muscle fructose-bisphosphate aldolase |journal=Biochem. J. |volume=249 |issue=3 |pages=779–88 |date=February 1988 |pmid=3355497 |pmc=1148774}}
* {{저널 인용|vauthors=Galkin A, Li Z, Li L, Kulakova L, Pal LR, Dunaway-Mariano D, Herzberg O |year=2009 |title=Structural insights into the substrate binding and stereoselectivity of giardia fructose-1,6-bisphosphate aldolase |journal=Biochemistry |volume=48 |issue=14 |pages=3186–96 |doi=10.1021/bi9001166 |pmid=19236002 |pmc=2666783}}
* {{저널 인용|vauthors=Marsh JJ, Lebherz HG |title=Fructose-bisphosphate aldolases: an evolutionary history |journal=Trends Biochem. Sci. |volume=17 |issue=3 |pages=110–3 |date=March 1992 |pmid=1412694 |doi=10.1016/0968-0004(92)90247-7}}
* {{저널 인용|author=Perham RN |title=The fructose-1,6-bisphosphate aldolases: same reaction, different enzymes |journal=Biochem. Soc. Trans. |volume=18 |issue=2 |pages=185–7 |date=April 1990 |pmid=2199259}}
{{참고 자료 끝}}

== 외부 링크 ==
* {{위키공용분류-줄}}
* [http://www.bu.edu/aldolase/lab/research.html  Tolan Laboratory at Boston University]

{{효소}}
{{탄소-탄소 분해효소}}
{{해당과정}}
{{해당과정의 효소}}

{{전거 통제}}

[[분류:해당]]
[[분류:단백질 도메인]]
[[분류:분해 효소]]
[[분류:문라이팅 단백질]]