저장단백질

[ storage protein ]

생물체의 유지 및 생장을 위해 아미노산 및 미네랄 이온을 저장하는 역할을 담당하는 단백질로서, 식물 종자와 달걀 흰자에서 배(embryo) 발생과정 중에 필요한 아미노산을 공급하고, 우유에 풍부하여 젖먹이 아기 포유동물에게 아미노산을 제공한다.¹⁾ 특히 식물 종자는 번식과 분산의 역할을 넘어 인류에게 식량을 제공하여 생존을 가능하게 해주는 중요한 식물 기관으로서, 종자에 저장되는 단백질의 양은 곡물의 경우 약 10%, 콩과 및 유지작물에는 약 40%으로 식이단백질의 주요 공급원이 된다.²⁾

페리틴(ferritin): 박테리아, 조류, 식물 및 동물을 포함한 거의 모든 생명체에서 철을 용해성 및 무독성 형태로 유지하고 저장하는 단백질이다. 최대 4,500 개의 철 원자 코어와 24개 폴리펩티드 사슬로 구성된 구형의 다중 금속-단백질 복합체이며, 철과 결합되지 않은 페리틴을 아포페리틴이라고 한다.³⁾ 철은 헤모글로빈 및 시토크롬에 함유된 헴(heme) 구성 성분으로 모든 생명체에 필요한 금속이나, 유리 철은 단백질, 지질 및 핵산을 손상시키는 자유 라디칼 생성 반응에 참여하므로, 페리틴은 철의 잠재적으로 유해한 부작용으로부터 세포를 보호한다.⁴⁾ 대부분의 조직에서는 페리틴은 세포질 단백질로 존재하며 철분 결핍과 철분 과부하에 대한 완충제 역할을 수행하고, 소량은 혈청으로 분비되어 철 담체로 작용하므로 혈장 페리틴은 신체에 저장된 철분의 총량에 대한 간접 표지자로서 철분 결핍 빈혈(iron-deficiency anemia)의 진단 검사에 사용된다.⁵⁾

카세인(casein): 포유류의 젖에서 널리 발견되는 인단백질로서, 소의 우유 단백질의 80%, 사람의 모유 단백질의 20%~45%를 차지한다.⁶⁾ 식품으로서 카세인은 아미노산, 탄수화물, 칼슘, 인의 공급원으로 성질상 산성에 쉽게 응고되는 특징이 있어 우유에 산을 가하면 쉽게 분리할 수 있어 치즈 원료로 이용된다.

난알부민(ovalbumin): 달걀 흰자에서 발견되는 단백질로 전체 단백질의 55% 정도를 차지한다.

글루텐(gluten): 밀, 보리, 귀리 등에 들어 있는 글루테닌(glutenin)과 글리아딘(gliadin)이 결합하여 만들어지는 성분으로, 물에 용해되어 풀어지지 않는 성질을 갖는 불용성 단백질의 일종이다.⁷⁾ 미국의 경우 밀을 섭취했을 때 불편함을 호소하는 사람이 약 6%로 추정되고 있으며, 이들은 셀리악병(celiac disease)을 포함한 밀 알레르기와 글루텐 과민증을 가진 사람들이다. 전세계적으로 글루텐프리 식품은 이처럼 글루텐이 포함된 음식을 섭취했을 경우 예민한 증상을 일으키는 사람들에게 도움이 되는 식품으로 각광받고 있다.⁸⁾

식물 종자 단백질(seed storage protein)

식이단백질의 주요 공급원으로서의 경제적 중요성으로 인해 종자 저장단백질은 모든 단백질 중에서 비교적 일찍이 특징이 규명되었다. 밀 글루텐(wheat gluten)은 1745년, 브라질 너트 글로불린(Brazil nut globulin)은 1859년에 결정화되었고, 이를 바탕으로 1924년 오스본에 의해 추출 및 용해 특성에 따라 물에 추출되는 알부민(albumin), 알코올과 물 혼합물에 추출되는 프롤라민(prolamin), 희석 식염수에 추출되는 글로불린(globulin) 및 묽은 산 또는 알칼리에 추출되는 글루테린(glutelin)으로 좀 더 자세하게 분류되었다. 이 가운데 주요 종자 저장 단백질은 알부민, 프롤라민 및 글로불린이다.⁹⁾

2S 알부민 저장단백질(albumin storage protein): 쌍떡잎식물의 종자에 널리 분포되어 있으며, 애기장대와 유채 등 십자화과(Brassicaceae) 식물에서 가장 널리 연구되었고, 유채의 나핀(napin) 단백질이 속한다.

프롤라민 저장단백질(prolamin storage protein): 2S 알부민과 글로불린이 꽃식물에 널리 분포되어 있는데 반해 프롤라민은 벼, 옥수수, 밀, 보리 등 벼과(grasses)에 한정되어 존재하는 저장단백질로서, 벼의 프롤라민, 옥수수(Zea mays)의 제인(zein), 밀속(Triticum)의 글리아딘(gliadin), 보리(Hordeum vulgare)의 홀데인(hordein) 및 귀리(Avena sativa)의 아베닌(avenin) 단백질 등이 속한다.

글로불린 저장단백질(globulin storage protein): 외떡잎식물(monocot)과 쌍떡잎식물(dicot) 전체에 가장 널리 분포하는 종자 저장단백질로서 침강 계수에 따라 7S vicilin-type과 118 legumin-type의 두 그룹으로 분류되며, 완두(Pisum sativum), 콩(Glycine max), 누에콩(broad bean, Vicia faba) 및 강낭콩(green bean 또는 French bean, Phaseolus vulgaris) 등 콩과 식물에서 비교적 자세하게 연구되었고, 비실린(vicilin), 레구민(legumin, vegetable casein), 파세올린(phaseolin)과 글라이시닌(glycinin) 등이 속한다.

참고문헌

1. Reece JB, taylor MR, Simon EJ 등 (2017) Campbell Biology: concepts & connections (7^th ed.). Pearson
2. Shewry PR, Napier JA, Tatham AS (1995) Seed storage proteins: strictures and biosynthesis. Plant Cell 7: 945–956
3. Theil EC (2012) Ferritin protein nanocages—the story. Nanotechnology Perceptions 8: 7–16
4. Reif DW (1992) Ferritin as a source of iron for oxidative damage. Free Radical Bio Med 12: 417–427
5. Wang W, Knovich MA, Coffman LG 등 (2010) Serum ferritin: Past, present and future. Biochim Biophys Acta 1800: 760–769
6. Kunz C, Lonnerdal B (1990) Human-milk proteins: analysis of casein and casein subunits. Am J Clin Nutr 51: 37–46
7. Shewry PR, Halford NG (2002) Cereal Seed Storage Proteins: Structures, Properties and Role in Grain Utilization. J Exp Bot 53: 947–958
8. McCarter DF (2014) Non-celiac gluten sensitivity: important diagnosis or dietary fad? Am Fam Physician 89: 82–33
9. Osborne TB (1924) The vegetable proteins. London. Longmans, Green

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