프로테오글리칸의 명확한 정의는 없습니다만,『생화학사전』(동경화학동인발행)에 의하면, 글리코사미노글리칸 (뮤코다당)과 단백질과의 공유결합화합물의 총칭, 오래 전에는 뮤코다당단백질이라고 불렸다고 설명되어 있습니다. 일반적으로는 1개의 코어단백질에 수개에서 수십 개의 글리코사미노글리칸(당쇄)이 결합되어있는 복합당질을 총칭하여 프로테오글리칸이라고 부릅니다.
글리코사미노글리칸은 특이하게 2당반복구조의 당쇄로 구성되어 있습니다만, 코어단백질과 비교하면 당의 함량이 많기 때문에 세포표면에 존재하는 일반 당단백질과는 구별되어집니다.
뒤에 다시 설명이 나오겠습니다만, 글리코사미노글리칸 (뮤코다당,GAG로 표기되기도 합니다)을 구성하는 당의 종류에 의해 몇 개의 상이한 타입의 당쇄가 존재합니다. 이 당쇄의 종류에 의해 프로테오글리칸도 분류되어집니다. 당사가 생산하고 있는 프로테오글리칸은 콘드로이친황산 프로테오글리칸이라는 종류의 것입니다.
당쇄=제3의 생명쇄
생물의 체내에는 쇄상(鎖状)으로 연결된 성분으로 하기 3가지 있습니다.
1. DNA (RNA를 포함)
2. 단백질 (콜라겐 포함)
3. 당쇄 (당단백질,당지질,프로테오글리칸 등 복합당쇄를 포함)
당사는 이 3성분 중에서 비변성Ⅱ형 콜라겐과 프로테오글리칸의 2종류를 생산하고 있습니다.
저분자 성분과 고분자 성분과의 차이
당사는 고분자 성분 전문 메이커입니다
면역항원성분의 필요조건
1. 고분자일 것
2. 난소화성일 것
3. 분해가능 할 것
4. 고순도일 것
당사의 내츄럴프로테오글리칸 및 액티브콜라겐Ⅱ은 공히 면역항원으로서 필요조건을 갗추고 있습니다.
파이엘판의 개념도
장관 (腸管)면역시스템의 중심이 되고 있는 것은 소장 곳곳에 존재하고 있는 파이엘판입니다. 소화되어 저분자화된 일반 영양소가 융모에서 흡수되는 것에 반하여 알레르겐이 되는 단백질 및 병원성 미생물 등의 항원은 파이엘판 표면의 M세포에서 흡수되는 것으로 알려져 있습니다. 흡수된 항원은 마이크로파지 및 수상세포에 탐식되어 T세포에 항원의 조각이 제시됩니다. T세포는 항원의 종류에 따라 면역세포의 활성화, 항체생산, 경구면역관용(면역학적 내성)의 유도 등을 행하게 됩니다. 최근 감염증, 알레르기, 염증성장질환, 자기면역질환 등의 예방 및 치료에 점막면역시스템이 중요한 역할을 하고 있다는 것이 알려져 많은 주목을 받고 있습니다.
앞서 설명드린대로, 당의 특정부위에 황산기가 결합되어 있는 것과 전혀 황산기가 결합되어 있지 않은 것이 있는데, 일반적으로 하기의 표처럼 분류됩니다.
당쇄는 히알루론산을 빼고 당쇄 단독으로는 존재하지 않습니다. 생체 내에서는 반드시 코어단백질과 결합하여 프로테오글리칸, 당단백질 또는 당지질의 형태로 존재하고 기능합니다.
히알루론산은 황산기와의 결합도 없고, 코어단백질과의 결합도 하지 않기 때문에 프로테오글리칸을 구성하지 않습니다. 또한 글리코사미노글리칸을 구성하는 2당은 아미노당(N-아세틸글루코사민 혹은 N-아세틸갈락토사민)과 우론산(글루크론산 혹은 이즈론산) 혹은 갈락토스 입니다만, 이 2당이 상호반복구조를 가지고 있는 것이 특징입니다. 이 2당의 조합의 차이에 의해 수 종류의 글리코사미노글리칸이 존재합니다.
게다가 이 2당에는 황산기가 결합되어있는 것도 있으며 그 결합장소 및 결합의 비율도 제각각입니다 . 따라서 프로테오글리칸도 몇 가지 종류가 존재합니다.
글리코사미노글리칸
주요존재 부위
아미노당+우론산
히알루론산
초자체,관절액,인대
GlcNAc+GlcUA
콘드로이친
각막
GlcNAc+GlcUA
콘드로이친 황산
연골,뼈,상아질
GlcNAc+GlcUA
델마탄 황산
피부,힘줄,동맥벽,뼈,상아질
GalNAc+ IdoUA/ GlcUA
케라탄 황산
연골,추간판,각막
GlcNAc+Gal
헤파린
근육,소장,폐,힘줄,간장,비장
GalNAc+ IdoUA/ GlcUA
헤파란 황상
세포표면,기저막
GalNAc+ IdoUA/ GlcUA
또한 콘드로이친황산 프로테오글리칸도 코어단백질의 크기 및 결합하고 있는 당쇄의 숫자에 따라 하기와 같이 각종 타입이 존재합니다. 당사가 생산하고 있는 것은 아그리칸이라고 불리는 큰 분자량을 가진 프로테오글리칸입니다.
콘드로이친황산 프로테오글리칸의 예
프로테오글리칸
코어단백질(kD)
당쇄의 수
조 직
아그리칸
208~220
~100
분비,연골
바시칸
265
12~15
분비,선유아세포
뉴로칸
145
1~2
분비,뇌
프레비칸
96
0~4
분비,뇌
데코린
36
1
분비,결합조직세포
비크리칸
38
1~2
분비,결합조직세포
파마칸
138
1~3
기저막
α2(Ⅸ)콜라겐
68
1
연골,글라스액
트론보모듈린
58
1
내피막
ＣＤ４４
37
1~4
림파구,세포막
ＮＧ２
251
2~3
신경세포,세포막
인바리안트쇄
31
1
항원프로세싱세포
셀글리신
10~19
10~15
골수종세포，과립
콜드스프링하버 저『당쇄생물학 제2판』에서 인용
당의 종류
글리코사미노글리칸을 구성하는 단당의 종류는 다음의 8종류가 알려져 있습니다.
글루코스, 갈락토스, 만노오스, 키시로스, 아코스, N-아세틸글루코사민, N-아세틸갈락토사민, N-아세틸노이라민산
상기의 8종류의 단당 중 특정 2당이 반복함에 의해 글리코사미노글리칸의 종류가 결정됩니다.
세포 외 매트릭스 (구성성분 : 프로테오글리칸, 히알루론산, Ⅱ형콜라겐)
하기 그림은 연골조직의 모식도입니다. 연골은 연골막과 연골세포와 세포 외 기질로 이루어져있음을 나타내고 있습니다. 세포 외 기질은 세포 외 매트릭스라고도 불립니다. 연골세포는 자기가 살기 위한 환경, 즉 세포 외 기질을 만들기 위해서, 히알루론산과 프로테오글리칸과 Ⅱ형 콜라겐을 열심히 만들어 세포 밖으로 토해냅니다. 토해 내어진 히알루론산 및 프로테오글리칸과 Ⅱ형 콜라겐은 일정기간 그 역할을 다하고 나면 분해가 됩니다. 연골세포는 이를 위해 분해효소를 만들기 위한 역할도 하고 있습니다. 즉, 생산과 분해를 밸런스 좋게 하고 있습니다.
하기 오른쪽 그림은 세포 외 기질을 확대한 그림으로서 히알루론산 및 프로테오글리칸과 Ⅱ형 콜라겐으로 구성되어 있으며, 수분이 약 90%, 정도 차지하고 있는 상태를 나타내고 있습니다. 관절액은 액체입니다만, 연골의 세포 외 기질은 젤상태로 되어 있습니다. 세포 외 기질은 연골자체에 쿠션성을 주기 위하여 대량의 수분을 품고 있는 것이 최대의 기능입니다. 더욱이 골막에서 관절액에 토해내어진 효소 및 영양분을 흡수하여, 연골세포에 공급을 하기 위한 저장고의 역할도 하고 있습니다. 꺼꾸로 세포 외 기질은 연골세포가 토해낸 탄산가스 및 노폐물의 임시저장창고의 역할도 하고 있습니다. 무릅관절의 연골은 연골에 하중, 즉 체중이 걸렸을 때 연골 중의 수분이 관절강에 배출되어 관절액과 섞이게 됩니다. 섞인 관절액은 용량이 많기 때문에 골막이 흡수하거나 정맥모세혈관을 통해 간장,신장,폐로 돌아갑니다. 꺼꾸로 연골에 하중이 분산되게 되면 관절액을 흡수한 연골은 팽창하게 됩니다. 이 관절액에는 효소 및 영양소가 포함되어 있습니다. 이 때 관절강은 연골에 수분이 흡수되어 분감압 상태가 되므로, 골막에서 관절강에 자동적으로 관절액이 공급됩니다. 관절연골은 마치 스폰지의 역할을 하고 있는 것입니다. 관절강은 저장탱크입니다. 연골은 3종류가 있습니다. 관절연골은 초자(글라스)연골이라는 종류이고 반월판은 선유아연골이라는 종류로 서로 그 강도가 다릅니다. 나머지 한 개의 귀 연골은 강성연골이라고 불리우며 이 중에서 가장 부드러운 연골입니다.
세포 외 매트릭스의 기능
세포 외 매트릭스의 기능, 즉 프로테오글리칸과 콜라겐의 기능이라고도 말할 수 있겠습니다만, 우선 세포의 발판이 된다라는 것입니다. 그러나 제일 중요한 것은 모세혈관에서 배출된 효소 및 영양소, 게다가 신호전달물질인 사이트카인 및 호르몬, NK세포 등의 면역세포, 경우에 따라서 세균 및 바이러스 등의 병원균 및 독소 등도 일시적으로 결합 보유하여 각 세포에 배급하거나 결합하거나 하는 기능입니다. 또한 꺼꾸로 세포에서 배출된 탄산가스 및 노폐물, 세포가 생산한 유용성분등을 일시적으로 결합 보유하여 근처에 있는 세포에 전달해주거나, 모세혈관으로 돌려보내는 기능도 담당하고 있습니다.
이러한 활동을 통해 프로테오글리칸과 콜라겐은 간접적으로 세포의 분화, 증식, 결합, 이동과 관계하고 있습니다. 프로테오글리칸과 콜라겐은 세포 외 매트릭스로서 상기와 같은 기능을 가지고 있습니다만, 게다가 단독으로서 각각의 기능을 가지고 있는 것으로도 알려져 있습니다.
● 각종 동물의 연골에서 고순도 프로테오글리칸을 생산하는 기술은 바이오마텍재팬 주식회사의 특허 기술입니다.
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