본 연구에서는 Human CGL의 L-methionine과 L-SeMet에 대한 kinetic 분석을 통해 Michaelis constant, 최대 반응속도, \( K_ { c a t } \) 값과 \( K_ { c a t } / K_ { m } \) 값을 구하였다. 결과적으로, L-methionine의 \( K_ { m } \) 값은 \( 0.32 \mathrm { mM } \), L-SeMet의 \( K_ { m } \) 값은 \( 2.82 \mathrm { mM } \) 이었고, human CGL은 L-SeMet에 대하여 L-methionine보다 더 높은 \( K_ { m } \) 값을 보였다. 따라서 human CGL은 L-SeMet에 대해 중요하게 작용하는 효소로 나타났다.
<h2>Human CGL의 kinetic 분석</h2> <p>정제된 human CGL \( (10 \mathrm { ug } ) \) 의 셀레늄을 포함한 아미노산인 L-methionine과 L-SeMet에 대한 농도에 따른 활성변화를 측정하고, Lineweaver-Burk plots에 의해 Michaelis constant \( \left (K_ { m } \right ) \) 와 최대 반응속도 \( \left (V_ {\max } \right ) \) 를 구하고, \( K_ { c a t } \) 값과 \( K_ { c a t } / K_ { m } \) 값을 계산하여 비교하였다(Table 1). 기질에 따른 \( K_ { m } \) 은 L-methionine이 \( 0.32 \mathrm { mM } \), L-SeMet가 \( 2.82 \mathrm { mM } \) 이었다. 즉 human CGL은 L-SeMet에 대하여 L-methionine보다 약 9 배 높은 값을 보이는데 이는 L-SeMet의 비교적 낮은 기질 친화력에 기인한다고 생각된다. 그러나 최대 반응속도 \( \left (V_ {\max } \right ) \) 에서는 L-methionine보다 L-SeMet가 70배 정도 높게 측정되었는데 methionine의 \( K_ { c a t } \) 는 \( 0.002 / \mathrm { sec } \) 로 거의 반응이 진행되지 않는 정도였다. 그리고 전체적인 활성 효율 \( \left (K_ { c a t } / \right . \) \( \left .K_ { m } \right ) \) 은 L-methionine이 \( 0.006, \mathrm { ~L } - \mathrm { SeMet } \) 이 \( 0.05 \) 이었다. 즉 실험결과는 human CGL은 실질적으로 methionine은 기질로 사용하지 않다고 보인다. 이는 보고된 mouse CGL의 L-SeMet에 대한 \( K_ { m } \) 값이 \( 15.5 \mathrm { mM } , V_ {\max } \) 값이 \( 0.29, K_ {\text { cat } } / K_ { m } \) 값이 \( 0.02 \) 인 것을 비교하면[20] 효소 효율(catalytic efficiency) 면에서는 mouse CGL과 human CGL의 활성이 비슷함을 알 수 있다. 그리고 미생물 유래의 methionine \( \gamma \)-lyase가 methionine과 L-SeMet 모두를 기질로 하여 \( \alpha, \gamma \)-elimination 반응을 촉매하는 것에 비해 human CGL은 L-SeMet 만 기질로 사용하는 점이 다르다. 또한 human CGL이 L-SeMet의 분해를 담당하고 있음이 밝혀겼으므로 이 효소의 부재로 인하여 발생하는 유전병인 cystathioninuria 환자 의 경우는 L-SeMet에서 \( \mathrm { CH } _ { 3 } \mathrm { SeH } \) 의 생성이 억제됨을 상상 할 수 있다. 즉 영양소로서 섭취한 L-SeMet의 대사가 억제되어 L-SeMet의 이용과 배출에 심각한 영향을 줄 수 있다고 사료된다. 본 효소는 L-SeMet과 methionine을 엄격하게 구분하여 L-SeMet의 과량투여에 대한 해독작용을 담당하는 생리학적으로 중요한 역할을 하리라 생각된다.</p> <h1>요 약</h1> <p>Selenium(Se)은 사람에게 필수성분이지만 독성이 강한 물질이다. 따라서 생체에서 \( \mathrm { Se } \) (셀레늄)의 농도조절은 정확하고 효율적으로 이루어져야 한다. 사람은 Se을 음식의 형태로 섭취해야 하고 주로 seleno-L-methionine (L-SeMet)의 형태로 섭취한다. 섭취된 L-SeMet은 methionine 대사와 동일한 효소를 이용하여 Se-adenosyl-L-SeMet으로 대사된다고 알려져 있었다. 그러나 최근 쥐의 간 추출물의 실험에서, L-SeMet이 cystathionine \( \gamma \)-lyase (mouse CGL)의 작용으로 methylselenol \( \left ( \mathrm { CH } _ { 3 } \mathrm { SeH } \right ) \) 로 직접적으로 대사된다는 보고가 있었다. CGL은 원래 cystathionine을 L-cysteine과 \( \alpha \)-ketobutyrate, 그리고 \( \mathrm { NH } _ { 3 } \) 로 분해하는 효소로 알려져 있었다. 따라서 본 연구에서는 쥐의 간 추출물 대신에 인간의 \( \mathrm { CGL } \) 을 분리 정제하여 \( \mathrm { L } - \) SeMet에서 methylselenol의 형성을 확인하고자 하였다. Methylselenol의 표준시료는 dimethyldiselenide를 sodium tetrahydroborate로 환원시켜 준비하였다. 그리고 L-SeMet을 기질로 사용한 효소 반응액 중에서 가스상의 생성물은 \( \mathrm { GC } / \) \( \mathrm { MS } \) 스펙트럼으로 분석하였다. 분석 결과 methylselenol의 유도체인 dinitrophenyl selenoether와 일치하였다. 또한 인간 CGL이 L-SeMet에서 methylselenol을 형성하는 반응의 kinetic parameter를 mouse CGL과 비교 분석하였다. 결과적으로 human CGL은 섭취된 L-SeMet의 대사를 책임지고 있는 중요한 효소이다.</p>