펩티도글리칸 대부분의 세균 세포벽의 주요 구조 성분인 거대 분자 물질이다. 펩티도글리칸은 다당류 사슬과 펩타이드 사슬이 교차 결합된 그물 모양의 구조를 가지며, 세균 세포에 강도와 형태를 유지시켜 주고 삼투압으로부터 보호하는 역할을 한다.
화학적 구성 펩티도글리칸은 크게 두 부분으로 구성된다.
- 당 사슬(Glycan chain): N-아세틸글루코사민(NAG)과 N-아세틸무라민산(NAM)이 β-1,4-글리코시드 결합으로 번갈아 연결된 다당류 골격이다.
- 펩타이드 사슬(Peptide chain): NAM에 공유 결합된 짧은 펩타이드(일반적으로 4~5개 아미노산)로, 종에 따라 구성 아미노산의 종류와 순서가 다르나 대체로 L-알라닌, D-글루타민, 다이아미노피멜산(DAP) 또는 L-라이신, D-알라닌 등으로 이루어져 있다.
구조적 특징 인접한 당 사슬들은 펩타이드 사슬 간의 가교 결합(cross-linking)에 의해 그물망 형태로 연결된다. 그람 양성균의 경우 펩티도글리칸 층이 두껍고(세포벽 두께의 약 50~90%), 티코산(teichoic acid) 등이 결합되어 있다. 그람 음성균은 펩티도글리칸 층이 얇고(약 10% 이하), 외막(outer membrane)에 의해 둘러싸여 있다.
생물학적 기능
- 형태 유지: 세포의 모양을 결정하고 기계적 강도를 제공한다.
- 삼투 보호: 저삼투압 환경에서 세포가 터지는 것(용혈)을 방지한다.
- 항원성: 그람 양성균과 음성균을 구별하는 그람 염색의 기준이 되며, 면역 반응을 유도하는 병원체 관련 분자 패턴(PAMP)으로 작용한다.
생합성 및 항생제 표적 펩티도글리칸의 생합성은 세포질, 세포막, 세포질 외부에서 단계적으로 이루어지며, 이 과정은 β-락탐 계열(페니실린, 세팔로스포린 등), 글라이코펩타이드 계열(반코마이신 등) 등 주요 항생제의 표적이 된다. 이들 항생제는 펩타이드 가교 결합 형성(트랜스펩티데이션) 또는 당 사슬 연장(트랜스글리코실레이션)을 억제하여 세균의 생장을 막는다.
분류학적 의의 펩티도글리칸은 세균(Bacteria) 영역에 속하는 생물에서 보편적으로 발견되나, 고균(Archaia)에서는 유사 구조인 슈도펩티도글리칸(pseudopeptidoglycan) 또는 기타 다당류/단백질 층을 가지며 진정한 펩티도글리칸은 없다. 진핵생물(동물, 식물, 곰팡이 등)은 펩티도글리칸을 보유하지 않는다.
