트립토판 2,3-디옥시게나제 (Tryptophan 2,3-dioxygenase (TDO, TDO2))

한 줄 정의: 간세포에서 주로 만들어지며, 철을 품은 헴을 이용해 필수아미노산 트립토판의 고리 구조를 산소로 끊어 키뉴레닌이라는 물질로 바꾸는 첫 관문 효소이다.

쉽게 풀면

우리 몸이 섭취한 트립토판을 처리하는 공장을 상상해보면, TDO는 그 공장의 첫 번째 절단 기계다. 트립토판이 이 기계를 통과해야만 다음 가공 단계(키뉴레닌 경로)로 넘어갈 수 있고, 이 기계는 주로 간에 설치되어 있어서 몸 전체 트립토판 대사의 대부분을 담당한다. 기계를 작동시키려면 헴이라는 철 함유 보조 부품이 반드시 필요하고, 산소를 이용해 트립토판의 고리를 직접 잘라낸다. 이 첫 절단 속도가 전체 라인의 속도를 결정하기 때문에 TDO는 '속도조절(rate-limiting)' 효소라고 불린다.

왜 중요한가

TDO가 촉매하는 키뉴레닌 경로는 세로토닌 합성과 경쟁 관계에 있어 트립토판의 전신 농도와 뇌 신경전달물질 균형에 큰 영향을 준다. 스트레스 호르몬(글루코코르티코이드)이 TDO 발현을 유도하면 트립토판이 대량 소모되어 우울증 같은 기분장애와 연관된다는 연구가 많다. 또한 일부 암세포는 TDO를 과발현시켜 키뉴레닌을 축적함으로써 면역세포(T세포)의 활동을 억제하는 면역회피 전략을 쓰기 때문에 항암 면역치료 표적으로도 주목받는다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"TDO2의 과발현은 종양 미세환경 내 키뉴레닌 농도를 상승시켜 CD8+ T세포의 기능을 억제하였다."

암세포가 TDO를 많이 만들어 키뉴레닌을 늘리면, 이 물질이 면역세포인 CD8+ T세포의 공격력을 떨어뜨려 종양이 면역계의 감시를 피할 수 있게 된다는 뜻이다.

"만성 스트레스에 노출된 동물 모델에서 간의 TDO 활성이 유의하게 증가하였고, 이는 혈중 트립토판 감소와 상관관계를 보였다."

스트레스를 받으면 간에서 TDO가 더 활발히 작동해 트립토판을 빠르게 소모시키므로 혈액 속 트립토판 수치가 줄어든다는 실험 결과를 설명한 것이다.

조금 더 깊게 보면

TDO는 사람에서 네 개의 동일한 소단위체가 모여 사면체(homotetramer)를 이루며, 각 소단위체가 헴을 하나씩 품고 활성을 낸다는 점이 유사 효소인 IDO(인돌아민 2,3-디옥시게나제)와 구조적으로 다르다. IDO는 여러 조직에서 널리 발현되고 면역세포에서도 유도되는 반면, TDO는 주로 간에 국한되어 있고 트립토판 자체나 코르티솔에 의해 발현이 조절된다는 차이가 있다. 두 효소 모두 같은 반응을 촉매하지만 조직 분포와 조절 기전이 달라 서로 다른 생리적·병리적 맥락에서 연구된다.

주의할 점

TDO와 IDO는 같은 반응(트립토판의 인돌 고리 산화적 분해)을 촉매하기 때문에 논문에서 자주 혼동되지만, 서로 다른 유전자가 부호화하는 별개의 효소이며 조직 분포와 조절 방식이 다르므로 실험 맥락에서 어느 효소를 다루는지 구분해서 읽어야 한다. 또한 TDO 억제제 연구는 아직 IDO 억제제만큼 임상적으로 성숙하지 않았다는 점도 유의할 필요가 있다.