아밀로오스

아밀로오스는 식물에서 존재하는 다당류의 일종으로 아밀로펙틴과 함께 녹말을 구성하는 주요 성분이다. 아밀로오스는 α-D-glucose가 α(1→4) 글리코시드 결합을 통해 서로 결합되어 있는 구조를 이루고 있으며 한 개의 아밀로오스는 300개에서 3000개 이상의 포도당이 중합되어 있는 형태로 이루어져 있다.

포도당의 α(1→4) 결합으로 이루어진 아밀로오스 구조. (출처: 한국식물학회)

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아밀로오스는 나선형 구조를 가지고 있는데 식물체 안에서는 주로 세 가지 주요 형태로 존재한다. 아밀로오스의 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 이러한 결합 형태의 조합으로 녹말(전분)을 구성하게 된다.¹⁾ 아밀로오스의 긴 선형 사슬은 아밀로펙틴의 짧고 가지가 많은 사슬 형태보다 쉽게 결정화되기 때문에 아밀로오스 함량이 높은 녹말은 소화 효소에 대한 내성이 더 강하여 소화가 상대적으로 어렵다.    

아밀로오스는 전분의 구조 중 결정형 사이의 무정형에 주로 분포됨. (출처: 한국식물학회)

아밀로오스는 식물의 에너지 저장에 중요하다. 아밀로펙틴보다 분해가 어려운 동시에 선형 구조로 공간을 덜 차지하기 때문에 식물에서의 당 저장에 적합한 중합체 형태이다. 녹말에서 아밀로오스의 함량은 식물종이나 품종에 따라 다르지만 식물의 저장 녹말의 약 30%를 차지한다.

α-D-glucose의 α(1→4) 글리코시드 결합을 형성하여 녹말을 합성하는 효소는 수용성 starch synthase와 전분과 결합된 형태의 granule-bound starch synthase(GBSS)로 나뉘어 진다. 아밀로오스는 주로 GBSS 효소에 의해서 합성되는 것으로 알려져 있다. 고구마, 감자, 옥수수, 벼, 보리, 밀, 콩, 사과, 오렌지 등 많은 식물 종에서 GBSS는 아밀로오스 합성에 직접적인 역할을 한다는 것이 유전학적, 분자생물학적 방법으로 확인되었다.²⁾ 이들 식물 종에서 GBSS 효소 활성이 감소된 돌연변이는 아밀로오스 함량이 낮음이 확인되었다.  

전분과 결합된 형태의 GBSS의 모습. GBSS-GFP 단백질의 녹색 형광이 엽록체(붉은 색)안의 전분에서만 관찰됨 (출처:)

1. Buléon A, Colonna P, Planchot V 등 (1998) Starch granules: Structure and biosynthesis. International Journal of Biological Macromolecules, 23: 85–112
2. Miao H, Sun P, Liu W 등 (2014) Identification of genes encoding granule-bound starch synthase involved in amylose metabolism in banana fruit. PLoS ONE, 9: e88077