[생화학] 6.3 : 다당류(polysaccharide) - 1

 

 

이번 포스트부터는 다당류(polysaccharide)에 대해 알아보자.

 

 

 

 

polysaccharide는 위와 같이 homopolysaccharide와 heteropolysaccharide로 나눌 수 있음. 이 중 homopolysaccharide는 한 종류의 monomer unit으로 이루어진 다당류이고 heteropolysaccharide는 여러 종류의 monomer unit으로 이루어진 다당류임.

 

 

polysaccharide의 대표적인 예로는 glycogen, starch 등이 있음. 이들의 경우 매우 variation이 크므로 molecular weight을 define하기 쉽지 않음.

 

 

 

 

 

위 그림에는 glucose들이 서로 1-4 α-D glycosidic bond를 통해서 연결되어 만들어진 Amylose가 나타나 있음. 이 Amylose는 Amylase가 분해할 수 있는 대표적인 기질임. 한편 이 녀석의 구조를 보면 한쪽 끝은 nonreducing end이고 나머지 한쪽 끝은 reducing end임.

 

 

 

 

 

그런데 위와 같이 α1→6 branch point를 통해서 polysaccharide가 branching되는 것도 가능함. 이러한 방식을 통해서 branching된 형태의 다당류로는 glycogen과 starch(amylopectin)가 있음. 이 중 glycogen은 대략 10번마다 1번씩 branching이 일어나고 starch는 20-30 residue마다 1번씩 branching이 일어남.

 

 

 

 

branched polysaccharide의 경우에는 위 그림 위와 같이 수많은 nonreducing end들과 1개의 reducing end로 구성되어 있음. 실제로 위 그림 아래와 같이 glycogen이 분해될 때는 glycogen phosphorylase가 작용해서 nonreducing end에 있는 1개의 glucose가 떨어져 나가게 됨. 이러한 방식은 nonreducing end가 많은 branched polysaccharide를 분해하는데 있어 특히 중요함. 이 과정에서 phosphate 1개가 붙으며 glucose 1-phosphate의 형태로 떨어져 나오게 됨.

 

 

 

 

 

한편 polysaccharide가 신장될 때는 위 그림 오른쪽과 같이 glucose 하나가 UDP에 의해 activation된 이후 이 녀석이 glycogen synthase에 의해서 nonreducing end에 첨가됨.

 

 

 

 

한편 위 그림에 나타나 있는 Dextran도 glucose가 모여 만들어지는 polysaccharide의 일종임. 이 녀석은 1-3 branch와 1-6 branch를 포함하고 있으며, clot 생성을 억제해 혈전 생성을 저해해주고, soluble하므로 osmotic stress를 주게 되며, size exclusion chromatography의 bead 구성요소로 많이 사용됨. 한편 Dextran에 형광 dye를 달아서 세포, 장 내에 투여할 시 세포와 세포 사이의 tight junction 여부에 따라서 leakage 정도가 다르게 나타남. 이를 이용해 cellular permeability, 혹은 vascular permeability 등을 visualize할 수 있음.

 

 

그 밖에 glucose homopolymer이기는 하지만 β1→4 linked chain으로 구성된 대표적인 녀석으로는 cellulose가 있음.

 

 

 

 

이 경우 위에도 나타나 있는 것처럼 H bonding이 상당히 강하게 일어나며, 그 결과 물에 잘 녹지 않아서 stiff한 특징을 가지고 있음.

 

 

대부분의 동물들은 cellulose를 분해할 수 있는 효소를 가지고 있지 않으므로 이들을 분해해 fuel을 얻을 수 없음. 한편 Fungi, bacteria, protozoa, 흰개미 등은 cellulase를 분비할 수 있어서 cellulose를 분해할 수 있음.

 

 

 

그 밖에 chitin도 homopolysaccharide의 일종임.

 

 

 

 

 

이 녀석은 mushroom의 cell wall, insect, spider, crab, 다른 arthropot들의 exoskeleton을 이루는 주요 구성성분이며, 위 그림 오른쪽과 같은 형태임. 보면 이들은 N-acetylglucosamine이라고 불리는, acetylated amino group이 달린 monomer가 β1→4 linkage로 연결되어 있음.

 

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 살펴보자.