아밀로펙틴

아밀로펙틴은 식물에서 존재하는 다당류의 일종으로 아밀로오스와 함께 녹말을 구성하는 주요 성분이다. 아밀로펙틴은 α-D-glucose가 α(1→4) 글리코시드 결합을 통해 서로 결합되어 있는 구조를 이루고 있으며, 24개에서 30개의 포도당 마다 α(1→6) 글리코시드 결합으로 이루어진 많은 가지를 가지는 수용성 고분자 중합체이다. 여러 개의 가지 끝에는 환원 가능한 당(reducing end)이 존재하므로 아밀로오스와 비교하여 빨리 가수 분해된다. 동물은 아밀로펙틴과 아주 유사한 조성과 구조를 가진 글리코겐(glycogen)을 가지고 있지만 아밀로펙틴에 비해 α(1→6) 글리코시드 결합이 8-12개 포도당 마다 존재하며 무작위적인 가지를 가지고 있다.

많은 α(1→6) 글리코시드 결합의 가지를 포함하는 아밀로펙틴의 구조. (출처: 한국식물학회)

목차

아밀로펙틴은 아밀로오스와 마찬가지로 나선형 구조를 가지고 있는데, 식물체 내에서는 주로 세 가지 형태로 존재한다. 아밀로펙틴의 이중 나선 형태는 자체적으로 결합하여 A 형태 혹은 B 형태 구조를 형성하거나, 혹은 요오드, 지방산 또는 방향족 화합물과 같은 다른 소수성 분자와 결합하여 V 형태를 구성한다. 이러한 결합 형태는 아밀로오스, 아밀로펙틴 모두가 가능하며 결합 형태의 조합으로 녹말을 구성하게 된다.¹⁾ 또한 아밀로펙틴은 녹말 알갱이의 결정형(crystalline)을 구성하고 있는 주성분이다. 결정형의 아밀로펙틴 사슬의 길이는 정확하게 통제 되어서 하나의 결정형의 간격은 매우 일정하게 유지된다. 아밀로펙틴의 짧고 가지가 많은 사슬 형태는 결정이 해리되었을 때 다시 결정화 되기 쉽지 않고 환원 가능한 당(reducing end)이 가지 끝마다 존재하므로 소화 효소에 대한 내성이 아밀로오스에 비해 높지 않다. 따라서 아밀로펙틴 함량이 높은 녹말은 소화가 상대적으로 쉽다.   

아밀로펙틴의 상세한 구조. (출처:한국식물학회)

α-D-glucose의 α(1→4) 글리코시드 결합을 형성하여 녹말을 합성하는 효소는 수용성 starch synthase와 녹말과 결합된 형태의 granule-bound starch synthase(GBSS)로 나뉘어 진다. 아밀로펙틴은 주로 수용성 starch synthase에 의해서 합성되는 것으로 알려져 있다. 또한 가지를 형성하는 α(1→6) 글리코시드 결합의 경우에는 starch branching enzyme(SBE)에 의해 촉매 된다. 결정형의 간격을 유지하고, 아밀로펙틴의 가지 개수와 각 가지마다 중합된 포도당의 개수를 통제하기 위하여 starch debranching enzyme(DBE)이 α(1→6) 글리코시드 결합을 분해하기도 한다. SBE 활성이 없는 돌연변이의 경우 가지수가 적은 아밀로펙틴을 합성하거나 녹말 자체를 합성하지 못하는 경우도 있다. 또한 DBE 활성이 없는 경우에도 녹말 대신 작고 불용성인 고분자 중합체를 만들기도 한다. 따라서 수용성 starch synthase, SBE, DBE의 유기적인 작용으로 녹말 안의 아밀로펙틴의 구조가 결정된다고 할 수 있다.²⁾

1. Buléon A, Colonna P, Planchot V 등 (1998) Starch granules: Structure and biosynthesis. International Journal of Biological Macromolecules, 23: 85–112
2. Zeeman SCStith, SMAlith (2007) The diurnal metabolism of leaf starch. Biochemical J, 401: 13-28