01
단백질글라이칸은 세포 표면과 세포 밖 바탕질에서 GAG를 함유하는 거대분자이다
- 당포합체 = 당사슬이 단백질·지질과 결합한 분자의 총칭
- 당사슬 구조는 단당 종류·결합 위치·분지·말단 당·황산화 여부로 결정
- 단백질글라이칸 = 중심 단백질에 GAG 사슬이 공유결합한 형태
- GAG는 아미노당과 우론산(또는 갈락토스)의 반복 이당사슬, 카복실기·황산기의 음전하가 조직 수화와 압축 저항에 기여
- 콘드로이틴황산·헤파란황산은 중심 단백질 세린에 자일로스가 붙고 Gal 2개와 GlcA가 이어지는 연결부위를 형성
- 이 연결구조를 모든 GAG에 일반화할 수 없음
- 아그리칸은 다수의 콘드로이틴·케라탄 사슬을 가지며 히알루론산에 비공유결합해 거대 집합체 형성
- 계산: 반복단위 20개, 단위당 카복실기 1개·황산기 0.8개면 평균 형식전하 ≈ −20×(1+0.8) = −36
02
[별도설명 7-3] 황산화 GAG의 합성·분해 이상과 인체 질환
- GAG 양은 생합성·분해·세포외 이동의 균형으로 유지
- 당전이효소·황산전이효소 이상은 사슬 길이·황산화 패턴을 바꿔 조직 형성과 신호전달에 영향
- 리소좀 가수분해효소·황산가수분해효소가 부족하면 GAG 조각이 축적
- MPS I = IDUA 유전자 기능 저하로 α-L-iduronidase 활성이 감소해 더마탄황산·헤파란황산 분해 장애
- 분해되지 않은 GAG가 리소좀에 축적되어 여러 조직 기능에 영향, 임상 양상은 매우 다양
- 모형 dM/dt = P − kM, 정상상태 M* = P/k, P = 6·k = 0.30이면 20, k = 0.10이면 60 단위
- 이 값은 질환의 실제 수치가 아닌 교육용 모형
03
당단백질은 소당과 공유결합으로 연결되어 있다
- 당단백질 = 당사슬이 단백질에 공유결합한 분자
- N-결합형은 아스파라긴 곁사슬 아마이드 질소에 GlcNAc가 붙는 방식, 후보 서열은 Asn–X–Ser/Thr(X는 보통 Pro 제외)
- 후보 서열이 있다고 항상 당화되는 것은 아니며 접근성·구조·세포 내 위치가 함께 작용
- O-결합형(뮤신형)은 Ser·Thr의 측쇄 산소에 GalNAc가 먼저 붙음
- 글리코실화 = 효소적 부착, 글리케이션 = 환원당과 단백질의 비효소적 반응으로 구분
- 당사슬은 접힘 품질관리·분비·안정성·인식에 기여하고 뮤신의 다수 O형 사슬은 점액의 윤활·보호에 유리
- 질량분석에서 28.0 kDa과 31.2 kDa 신호가 함께 나오면 3.2 kDa 규모의 당형 차이를 후보로 제시할 수 있음
04
당지질과 지질다당은 막에 고정된 당사슬을 갖는다
- 당지질 = 지질 성분에 당사슬이 붙은 분자, 동물 세포에서는 세라마이드를 골격으로 하는 당스핑고지질이 대표
- 강글리오사이드는 시알산을 하나 이상 포함하는 당스핑고지질 부류
- ABO 혈액형 항원은 당사슬 말단 구조 차이로, H 항원에 GalNAc가 붙으면 A형·Gal이 붙으면 B형
- O형은 A·B 말단 당을 붙이는 당전이효소 기능이 없어 H 항원이 남는 경우가 많음
- 그람음성균 LPS = 지질 A(막 고정) + 핵심 올리고당 + O 항원 다당
- LPS와 동물 당스핑고지질은 막 고정 성분이 다르므로 동일 계열로 분류할 수 없음
05
정량 계산과 탐구 활동
- GAG 형식전하 모형 Q = −n × (1 + s), n은 반복단위 수·s는 단위당 평균 황산기 수
- 반복단위 20개·평균 황산기 0.5개면 Q = −20 × 1.5 = −30
- 이 모형은 이온강도·대응 이온·공간 제약을 무시하므로 실제 전하·수화·점탄성과 일대일 대응하지 않음
- N-X-S/T 후보 탐색에서 X가 Pro인 창은 제외, 후보가 모두 당화된다고 단정할 수 없음
- 당사슬 부착 수에 따라 분자량과 당 질량분율이 달라지고, 겉보기 분자량과 질량분석값이 어긋날 수 있음
- 동일 서열에서도 부위 점유율·가지 구조·세포 종류에 따른 효소 발현 차이로 여러 당형이 나타남
참조 자료 · References
| 구분 | 구성·연결 | 대표 예 | 대표 기능 |
|---|---|---|---|
| 프로테오글리칸 | 중심 단백질 + 긴 GAG 사슬 | 아그리칸·신데칸 | 수화·압축 저항·신호 조절 |
| 당단백질 | 단백질 + N형·O형 올리고당 | 뮤신·항체·막수용체 | 인식·접힘·단백질 운송 |
| 당지질 | 지질 성분 + 바깥쪽 당사슬 | 글루코실세라마이드·GM1 | 막 인식·신호·막 성질 |
| 지질다당(LPS) | 지질 A + 핵심 당 + O 항원 | 그람음성균 외막 | 막 장벽·면역 인식 |
| 항목 | 모형 정상 | 모형 분해 감소 | 해석 |
|---|---|---|---|
| 생성 속도 P | 6 단위/일 | 6 단위/일 | 같음 |
| 분해 상수 k | 0.30 일⁻¹ | 0.10 일⁻¹ | 1/3로 감소 |
| 정상상태 M* | 20 단위 | 60 단위 | 3배 증가 |
| 비교 | N-결합형 | O-결합형(뮤신형) |
|---|---|---|
| 연결 잔기 | 아스파라긴(Asn) | 세린·트레오닌(Ser/Thr) |
| 대표 첫 당 | GlcNAc | GalNAc |
| 초기 합성 | 소포체에서 지질 운반체에 조립 후 전달 | 주로 골지체에서 순차 부착 |
| 대표 기능 | 접힘 품질관리·분비·인식 | 점액층 형성·윤활·표면 보호 |
| 유의점 | Asn–X–Ser/Thr는 후보일 뿐 항상 당화되지는 않음 | 모든 O형이 GalNAc형은 아님 |
| 항목 | 동물 세포 당스핑고지질 | 세균 지질다당(LPS) |
|---|---|---|
| 막 결합 부분 | 세라마이드 | 지질 A |
| 대표 위치 | 동물 세포막의 비세포질 측 | 그람음성균 외막 바깥쪽 |
| 당의 구조 | 세라마이드에 연결된 다양한 올리고당 | 핵심 당 + O 항원 반복 사슬 |
| 생물학적 역할 | 세포 인식·신호·막 조직화 | 막 장벽·표면 다양성·면역 인식 |
