펩티도글리칸

요약 당과 아미노산으로 구성된 고분자 화합물로, 세균의 세포벽을 구성하는 그물망 형태의 구조이다.

'펩티도글리칸(peptidoglycan)'은 당과 아미노산으로 구성된 그물망 형태의 고분자 화합물로 세균의 세포벽을 구성하는 주요 성분이다. 펩티도글리칸을 구성하는 당은 N-아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine, NAG)과 N-아세틸뮤람산(N-acetylmuramic acid)이 β-(1, 4) 결합으로 연결된 구조가 반복되는 다당류 사슬이며, 여기에 3~5개의 아미노산으로 구성된 펩타이드가 부착된 구조이다. 펩티도글리칸을 구성하는 펩타이드는 선형의 다당 사슬이 교차하면서 연결되어 격자와 같은 견고한 구조를 형성한다. 펩타이드 사슬의 아미노산 서열은 세균의 종류에 따라서 다양하게 나타난다.

펩티도글리칸은 세균의 세포벽을 구성하는 주요 성분으로, 견고한 구조를 이루고 있어 삼투압에 따른 세포의 팽창을 견디고 세포의 형태를 유지시키는 기능을 한다. 이에 따라 펩티도클리칸은 세균의 생존에 필수적인 물질이다. 몇몇 항생제는 세균의 펩티도글리칸 형성을 방해하여 세균의 증식을 억제한다. 대표적인 항생제인 페니실린은 세균의 펩티도글리칸 합성 과정에서 다당류 사슬 간의 펩타이드 교차 결합을 형성하는데 관여하는 DD-transpeptidase에 결합하여, 펩타이드 교차 결합이 형성하는 것을 저해하는 물질이다. 눈물과 체액에 포함된 라이소자임(lysozyme)과 같은 효소는 펩티도글리칸의 β-(1,4)-글리코시드 결합을 분해하는 활성을 가지고 있어 세균의 세포벽을 파괴한다.

세포벽에서 펩티도글리칸이 차지하는 두께는 세포의 종류에 따라 다양한데, 이를 이용하여 세균을 두 종류로 분류할 수 있다. 세균을 염색하는 대표적인 방법인 그람염색법으로 세균을 염색할 때, 펩티도글리칸 층이 두꺼운 세균은 보라색으로 염색되며, 펩티도글리칸 층이 상대적으로 얇은 세균은 붉은색으로 염색된다. 이때 보라색으로 염색되는 세균을 '그람양성균(Gram-positive bacteria)', 붉은색으로 염색되는 세균을 '그람음성균(Gram-negative bacteria)'이라고 한다. 그람양성균은 펩티도글리칸 층의 두께가 약 20~80 nm이며, 그람음성균은 약 7~8 nm이다.