핵산이란 그 효과와 부작용

 

핵산(Nucleic Acid)이란 디옥시리보핵산(DNA)과 리보핵산(RNA)이라는 두 가지 다른 종류의 생체분자를 말합니다. 구체적으로는, 세포내에 존재해, 유전 정보를 보존하는 「DNA」와, 단백질의 합성을 지시하는 「RNA」로 나눌 수 있습니다. 이러한 기능을 통해 생물의 성장이 촉진되고 면역 체계의 강화로도 이어집니다.

한편, 핵산은 식사를 통해 섭취를 할 수도 있습니다.그러나 직접 체내에 존재하는 DNA나 RNA로 그대로 변환되는 것은 아닙니다. 다른 영양소와 마찬가지로 체내에서 분해되어 세포의 성장과 복구에 필요한 성분으로 사용됩니다.

체내에 존재하는 핵산과 식사에서 얻을 수 있는 핵산은 다른 형태로 작용하며, 그 효과나 역할에는 명확한 차이가 있습니다.

DNA와 RNA의 차이점에 대해

핵산(DNA, RNA)이란 뉴클레오티드라고 불리는 염기+당+인산으로 구성된 유기화합물이 직쇄상으로 모여 만들어진 두 종류의 고분자 물질입니다.

※ 뉴클레오티드 는 핵산(DNA와 RNA)을 형성하는 기본적인 구성단위입니다.

그리고 DNA가 이중 나선 구조인 반면 RNA는 단일 가닥인 것이 특징입니다.

● DNA (디옥시리보핵산)
2개의 선이 꼬인 「이중 나선 구조」를 취해, 부모로부터 자식에게 계승되는 유전 정보를 유지. 우리 몸은 이 유전정보를 바탕으로 만들어지며 생명의 존속에 중요한 역할을 합니다.

●RNA(리보핵산)
DNA가 이중 나선 구조를 취하는 것에 비해, RNA의 대부분이 「한 가닥」상태로 존재.

세포 내에서는 DNA가 가진 유전정보를 메신저 RNA(mRNA)가 복사(전사), 그 복사정보를 읽어 단백질을 합성하는 작업(번역)이 이루어지고 있습니다.

그 밖에도 단백질의 재료가 되는 아미노산을 운반하는 트랜스퍼 RNA(tRNA)나 리보솜(단백질을 만드는 곳)의 구조 성분인 리보솜 RNA(rRNA) 등 구조나 기능이 다른 다양한 종류의 RNA가 존재합니다.

이 기능을 간단히 비유한다면, DNA를 요리의 「레시피 책」이라고 한다면, RNA는 레시피 책 그대로 요리하는「요리사」와 같은 존재입니다.

※일반적으로 이스트(효모균)와 같이 급속히 성장하는 단세포 생물이나 대사 활동이 활발한 조직, 예를 들면 간에서는 DNA와 RNA가 모두 풍부하게 포함되어 있습니다.

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핵산과 뉴클레오티드의 효과

핵산(DNA, RNA)을 구성하는 「 뉴클레오티드 」는 체내에서 합성되기 때문에, 통상적이라면 부족한 것은 없습니다.

그러나, 부상을 당했을 때나 면역계에 문제가 생겼을 때 등, 외인성(식사등으로부터 섭취하는) 뉴클레오티드 가 중요한 역할을 완수하는 것이 연구에 의해 밝혀지고 있습니다.

예를 들어, 면역에 관여하는 조직 세포는 뉴클레오티드를 자가 합성할 수 없습니다. 식사에서 섭취한 뉴클레오티드 는 면역력을 강화하고 감염병이나 합병증 발생률을 저하시킵니다.

또한 비단백질 질소인 뉴클레오티드 는 사람과 동물의 성장을 촉진합니다.

모유에 많이 들어 있는 성분이기 때문에 유아의 필수 영양소에 준한 것이라고도 생각되고 있습니다.

이 밖에도 장과 간 기능 유지, 기억력 향상, 격렬한 운동 후 조기 회복 등 기대되는 효과는 다양하다. 향후의 연구에 높은 관심이 쏠리고 있습니다.

 

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암치료에 있어서 핵산에 대하여

 

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뉴클레오티드생산

뉴클레오티드란 DNA나 RNA를 구성하는 재료가 되는 것으로, 유전정보의 유지나 이용에 관련된 중요한 물질입니다.

우리 진핵생물의 세포 내에서는 뉴클레오티드를 만들어내고 유지하기 위해서 두 가지 방법을 사용하고 있습니다.

그것이 '데노보(denovo) 합성경로'와 '샐비지 경로'입니다. 뉴클레오티드의 불균형은 다양한 신경변성 질환으로 이어질 수 있기 때문에 핵산을 구성하는 데 특히 중요한 구조입니다.

※진핵생물이란 세포의 구조가 복잡한 생물의 한 무리를 말합니다.이러한 생물의 특징은 세포 내에 '핵'이라고 불리는 구획이 있고, 그 안에 DNA(유전 정보를 가진 물질)가 포함되어 있다는 점입니다.인간, 동물, 식물, 버섯 등은 모두 진핵생물입니다.이에 반해 세균이나 고균처럼 핵을 갖지 않는 생물을 원핵생물이라고 부릅니다.

●데노보 합성이란, 주로 간에서 아미노산 등을 재료로 뉴클레오티드를 생합성 하는 것을 말한다.
데노보(denovo) 합성의 '데노보'는 라틴어로 '새롭게'를 의미합니다.이 방법에서 세포는 다른 기본적인 성분에서 새로운 뉴클레오티드를 만들어냅니다.예를 들어 빠르게 성장하는 영유아나 임신 중인 여성에서는 새로운 세포를 만들기 위해 데노보 합성 경로가 더 활발해질 수 있습니다.

●샐비지 경로란 뉴클레오시드나 염기를 재이용하여 뉴클레오티드를 재합성 하는 것.
이 방법은 이미 사용된 뉴클레오티드나 그 부품을 재사용하여 새로운 뉴클레오티드를 만드는 방법입니다.예를 들어 오래된 DNA나 RNA가 분해됐을 때 나오는 부품을 모아서 새로운 뉴클레오티드로 다시 조립하는 것과 같습니다.이 방법은 에너지 절약이 되기 때문에 영양이 적을 때나 세포가 에너지를 절약하고 싶을 때 중요하게 여겨집니다.

이러한 메커니즘은 신경 세포에서 특히 중요한 사항이 됩니다.

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핵산을 함유한 식품과 효과

성인의 1일 핵산의 필요량이 약 1.5~2g 정도로 추정되고 있는 가운데, 1일 식사에서 섭취하는 핵산량은 일본인이 약 500~900mg, 미국인은 약 1,000~2,000mg으로 알려져 있습니다.

다양한 식품에 포함된 핵산은 일반적으로 퓨린체 당량으로 표시됩니다.

예를 들면, 닭·돼지·소 간 등의 내장육이나, 고등어·정어리 등의 등푸른 생선에는 푸린체가 많이 포함되어(150~800mg/100g), 어패류나 콩류, 버섯류에는 중간 정도(50~150mg/100g), 야채, 치즈, 감자, 계란·과일·곡류·우유는 푸린체의 함유량이 매우 적습니다(0~20mg/100g).

핵산이 함유된 보충제 등도 있지만 DNA와 RNA의 구성 성분인 뉴클레오티드와 뉴클레오시드가 포함됩니다.이들은 면역체계, 에너지 생성, 노화 방지, 세포 수복, 장내 환경 개선 등이 기대되고 있습니다.

핵산의 구성에 대하여

핵산의 구성 성분에 「뉴클레오티드」가 있는데 그 말과 비슷한 「뉴클레오시드」라는 성분이 있습니다.

이들은 서로 연관성이 있는 화합물. 뉴클레오시드는 「염기+당」이 결합된 것. 뉴클레오티드란, 「염기+당+인산」이 결합한 것입니다.

즉, 「염기+당」의 뉴클레오시드에 인산이 결합하여 「염기+당+인산」의 뉴클레오티드가 됩니다.

DNA나 RNA등의 핵산은, 이 뉴클레오티드가 연결된 사슬로 이루어져 있어, 구성하는 당·염기가 다릅니다.

◎DNA
당: 디옥시리보스
염기: 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T)

◎RNA
당: 리보스
염기: 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 우라실(U)

DNA나 RNA의 구조를 생각할 때, 뉴클레오시드는 직접적으로는 DNA나 RNA의 사슬에 포함되어 있지 않지만, 뉴클레오티드를 형성하는 기본적인 구성요소의 일부로 간접적으로 사용되고 있습니다.

구체적으로는 DNA와 RNA를 형성하는 뉴클레오티드는 뉴클레오시드(염기와 당이 결합한 것)에 인산이 부가된 형태입니다.즉 뉴클레오시드 자체는 DNA나 RNA의 직접적인 구성 성분은 아니지만 인산이 부가되기 전 단계의 형태로는 존재하고 있습니다.

뉴클레오시드가 뉴클레오타이드로 변환되는(즉, 인산이 결합됨) 것에 의해서 비로소 DNA나 RNA의 사슬을 구성할 수 있습니다.

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핵산의 장래성

핵산의약품이란 핵산(뉴클레오티드)을 기본 골격으로 하는 의약품입니다. 우리 몸에 구비된 단백질을 만들어내는 작용을 이용하여 질환 치료에 도움을 줍니다.

대표적인 것은 RNAi와 안티센스 올리고뉴클레오티드(ASO) 등. 화학합성으로 만들 수 있기 때문에 규격화가 용이하고 안전성이 높으며 부작용이 적은 것으로 알려져 있습니다.

안정성과 흡수율 등 해결해야 할 문제점은 다양하지만 차세대 의약품으로 실용화가 진행되고 있습니다. 기존 의약품으로는 치료가 어려웠던 질환에 대한 희망의 빛입니다.

참고논문

●Wang, F., Li, P., Chu, H. C., & Lo, P. K. (2022). Nucleic acids and their analogues for biomedical applications. Biosensors (Basel), 12(2), 93. https://doi.org/10.3390/bios12020093

●Ding, T., Song, G., Liu, X., Xu, M., & Li, Y. (Year). Nucleotides as optimal candidates for essential nutrients in living organisms: A review. Journal Name, Volume(Issue), Page numbers. Note: Please replace "Year," "Journal Name," "Volume," "Issue," and "Page numbers" with the correct information from the article, as these details are missing from the provided citation.

●Fasullo, M., & Endres, L. (2015). Nucleotide salvage deficiencies, DNA damage and neurodegeneration. International Journal of Molecular Sciences, 16(5), 9431-9449. https://doi.org/10.3390/ijms16059431

●Minchin, S., & Lodge, J. (2019). Understanding biochemistry: Structure and function of nucleic acids. Essays in Biochemistry, 63(4), 433-456. https://doi.org/10.1042/EBC20180038

 

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