인슐린, 지방세포 LPL 활성화하고 근육 LPL 발현 억제
지단백질은 세포 대사에 필요한 영양소 공급하는 역할

1. 지단백질의 대사(lipoprotein metabolism)
지단백질(lipoprotein)은 모세혈관의 내피세포에 존재하는 lipoprotein lipase(LPL)에 의해 중성지방(TAG, triacylglycerol)이 지방산(fatty acid)과 글리세롤(glycerol)로 분해가 되어 지방산은 말초조직에 공급이 되고 글리세롤은 간으로 이동하여 포도당의 전구체 등으로 사용된다.

또, 세포에 존재하는 지단백질 수용체(lipoprotein receptor)에 의해 지단백질은 세포흡수(endocytosis)가 일어나고, 세포에 아미노산, 지방산 및 콜레스테롤을 공급하게 된다.   

1) 지단백질 분해효소 lipoprotein lipase(LPL)
지단백질 분해효소(lipoprotein lipase, 이하LPL)는 유미입자(chylomicron)와 초저밀도 지단백질(VLDL)의 중성지방을 가수분해하는 효소이다. LPL은 중성지방을 2개의 유리지방산(free fatty acid)과 모노아실글리세롤(monoacylglycerol)로 분해한다.

또, 유미입자 잔류물(chylomicron remnant)과 저밀도 지단백질(LDL, 콜레스테롤이 풍부) 및 유리지방산의 세포흡수 촉진에 관여한다. LPL은 모세혈관의 내피세포 관내 표면에 GPIHBP1(glycosylphosphatidylinositol HDL-binding protein 1)에 의해서 부착된다.

지방, 심장, 골격근 조직 및 유즙분비를 담당하는 유선에 광범위하게 분포한다. LPL의 보조인자(cofactor)로서 Apo C-Ⅱ가 필요하다.

LPL 효소는 조직에 따라 다르게 조절된다. 인슐린(insulin)은 지방세포에서 LPL을 활성화시킨다.

반대로 인슐린은 근육 LPL의 발현을 억제한다. 근육과 심장의 LPL은 글루카곤(glucagon)과 아드레날린(adrenaline)에 의해 활성이 증가한다.

이것은 금식 중에 LPL 활성이 근육 조직에서 증가하고, 지방조직에서 감소하는 이유를 설명한다.

LPL의 결핍은 고중성지방혈증(hypertriglycridemia, 혈중 중성지방 수치 상승)을 유발한다. 생쥐에서 LPL의 과발현은 인슐린 저항성(insulin resistance)을 일으키고, 비만을 촉진시키는 것으로 나타났다.

2) 저밀도지단백질 수용체(Low Density Lipoprotein Receptor, LDL-R)
저밀도지단백질 수용체((Low Density Lipoprotein Receptor, LDL-R 이하 LDL수용체)는 콜레스테롤이 풍부한 LDL(저밀도지단백질)의 세포흡수(endocytosis)를 매개하는 세포 표면 수용체이다.

LDL수용체는 LDL의 외부 인지질 층에 있는 Apo B-100을 인식하고, 유미입자(chylomicron) 잔류물 및 VLDL 잔류물(IDL)에서 발견되는 Apo-E를 인식한다.

LDL수용체는 간세포(hepatocyte)와 다른 세포의 세포막에 존재한다.

LDL수용체는 콜레스테롤이 풍부한 LDL의 세포흡수를 매개하여 LDL의 혈장 수준을 유지하고, 세포에서 콜레스테롤이 사용될 수 있게 한다.

세포에서 콜레스테롤이 초과되면 새로운 LDL수용체의 형성을 억제하고, 콜레스테롤 합성 또한 억제한다.

ACAT; acyl co-A:cholesterol acyltransferase, clathrin; 소포(vesicle)의 형성에 중요한 단백질

LDL은 전구물질인 VLDL보다 중성지방 함량이 적고, 콜레스테롤과 콜레스테롤 에스터의 비중이 높다.

LDL의 기능은 말초 조직에 콜레스테롤을 공급하는 것이다. LDL수용체는 음전하를 띤 당단백질(glycoprotein)로 세포막에 오목한 부분을 형성한다.

LDL과 LDL수용체가 결합한 후에 세포흡수(endocytosis)가 된다. LDL을 함유한 소포(vesicle)에서 clathrin이 분리되고 endosome을 형성한다.

endosome의 pH가 낮아지면 LDL과 LDL수용체가 분리된다. LDL수용체는 재사용되고, 소포에 남아 있는 LDL은 리소솜(lysosome)으로 운반된 후 가수분해효소에 의해 유리콜레스테롤, 아미노산, 지방산, 인지질 등으로 분해된다.

2. 지단백질의 이동과 기능(lipoprotein transport and function)
식이로 흡수된 지질과 간과 지방조직에서 합성된 지질은 다양한 조직에서 사용 및 저장을 위해 운반되어야 한다.

지질은 물에 녹지 않기 때문에 비극성지질(중성지방과 콜레스테롤 에스터)을 양친매성 지질(인지질과 콜레스테롤) 및 아포지단백질(apolipoprotein)과 결합시켜 물에 섞일 수 있는 구조를 만든 것이 지단백질(lipoprotein)이다. 

지단백질은 모세혈관에 있는 지단백질분해효소(lipoprotein lipase)를 통해 지방산을 세포에 공급하고, 저밀도 지단백질 수용체(low density lipoprotein receptor)를 통해 세포에 콜레스테롤 및 아미노산과 지방산 등을 공급한다.

인체에서 지질의 이동은 소장(chylomicron)에서 시작하는 외인성 경로와 간(VLDL)에서 시작하는 내인성 경로로 구분이 된다. 소화관에서 흡수된 물질 중 분자량이 큰 물질(지질, antigen, 세균 등)은 림프계를 통해서 이동(지질의 외인성 경로)한다.

외인성 경로는 림프구(lymphocyte)를 통해 외부의 유해한 물질을 제거하고, 유미입자(chylomicron)을 통해서 말초조직에는 지방산을 공급하고, 유미입자 잔류물은 간으로 흡수된다(유미입자는 Apo B-48이 있기에 LDL receptor에 흡수 되지 못함).

내인성 경로는 간에서 합성한 지단백질(VLDL)을 통해 말초조직에 필요한 지방산 및 콜레스테롤을 공급하는 역할을 한다. 

생명은 기아와 포만을 반복하게 된다. 음식을 섭취하게 되면 동화반응(anabolims)을 통해서 에너지를 저장하게 되고, 기아상태에서는 저장된 에너지를 사용해서 생명을 유지하게 된다.

인체는 대부분의 에너지를 지질로 저장하고, 필요시 다양한 조직에서 사용하게 된다. 에너지의 저장과 사용의 중심에 지단백질이 있고, 지단백질은 인지질, 콜레스테롤 및 아포지단백질(apolipoprotein)로 만들어지고, 세포 대사에 필요한 영양소를 공급하는 역할을 한다.

참고문헌
리핀코트의 그림으로 보는 생화학6판. 바이오사이언스출판, Denise R. Ferrier
위키피디아 검색 lipoprotein lipase, LDL receptor