[생화학] 14.3 : glycogen 대사 - 1

 

 

 

 

지금까지는 glucose가 만들어지고 분해되는 반응들에 대해서 살펴봤었음. 지금부터는 glycogen이 만들어지고 분해되는 반응들에 대해 살펴보자.

 

 

glycogen은 liver 전체 질량의 10%를 차지하고 있으며(이는 12-24시간만에 다 deplete될 수 있음) muscle 전체 질량의 2%를 차지하고 있음(이는 vigorous activity 시 1시간 이내에 다 exhaust될 수 있음). 이 녀석은 glucose가 \alpha(1→4) linkage에 의해 일렬로 연결되고, 중간중간에 \alpha(1→6) linkage에 의해 branching되는 식으로 구성되어 있음. (보통 branching은 12-14개의 glucose unit마다 한 번씩 일어남)

 

 

 

 

 

 

위 그림에는 hepatocyte에서 관찰되는 glycogen granule이 나타나 있는데, 이 granule 내부에는 55,000개의 glucose residue가 존재하며 size는 무려 21nm에 육박해서 전자현미경을 통해서도 관찰이 가능함.

 

 

 

앞서도 살펴봤던 것 처럼 cell 내에 존재하는 glycogen은 위와 같이 glycogen phosphorylase에 의해 분해되며, 이 때 inorganic phosphate 하나가 들어가서 nonreducing end 쪽의 glucose unit 한 개가 glucose 1-phosphate 형태로 분리되어 나오게 됨. 이 때의 반응을 inorganic phosphate가 들어감에 착안해서 phosphorolysis라 불러주기도 함.

 

 

+) 참고로 세포 밖, 그 중에서도 입에서 섭취한 glycogen으로부터 glucose를 만들어주는 대표적인 효소가 α-amylase이며, 이 녀석의 경우 inorganic phosphate를 넣어주며 분해시키는 것이 아니라 물을 넣어서 glycogen을 hydrolysis시켜주게 됨. 그러다 보니 만들어지는 생성물도 순수한 glucose임.

 

 

 

 

한편, 분해를 시키다 보면 위와 같이 branching된 부분이 나타날 것임. 특히 branching된 부분의 길이가 4개까지 짧아지면, 이후에는 debranching enzyme이 작용함. 이 녀석은 우선 transferase activity를 이용해서 4개의 남은 glucose 중 3개를 긴 chain의 non-reducing end에 붙여주게 되고, 이어서 (α1→6) glucosidase activity를 이용해서 남은 한 개의 glucose를 온전한 glucose의 형태로 때내주게 됨.

 

 

 

 

 

한편 cell 내에서의 glycogen degradation에 의해 생기는 glucose 1-phosphate는 위와 같은 과정에 의해 glucose 6-phosphate로 바뀌게 됨. 이 과정에서 관여하는 enzyme의 이름이 phosphoglucomutase임. (이 녀석의 이름이 mutase인 이유는 동일 분자에서 특정 작용기의 위치만을 바꿔주기 때문임) 자세한 mechanism이 위 그림상에 나타나 있는데, 보면 phosphoglucomutase의 active site에 있는 Ser에 달려있던 phosphate가 6번탄소로 옮겨가고, 이후 1번 탄소에 달려있던 phosphate가 다시 Ser residue로 가게 되면서 glucose 6-phosphate가 만들어지게 됨. 참고로 이 반응은 reversible함.

 

 

 

 

 

한편 이러한 glycogen 분해 반응이 많이 일어나는 대표적인 장소가 liver와 kidney임. 이 곳에서 glycogen으로부터 앞서와 같은 기작에 의해 G6P가 만들어지게 되면 이 녀석이 G6P transporter(T1)를 통해 ER lumen으로 들어오고, 이후 ER 막에 있는 glucose 6-phosphatase에 의해서 glucose로 변환되게 됨. 이렇게 만들어진 glucose는 다시금 ER 막의 glucose transporter(T2)를 통해 cytosol로 나가고, 이어서 세포막에 있는 GLUT2를 통해 혈액중으로 나가게 됨. 참고로 G6P가 glucose로 바뀌는 과정에서 나오는 phosphate는 ER 막의 Pi transporter(T3)를 통해 cytosol로 나가게 됨.

 

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 살펴보자.