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역평행 (생화학)

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목차

1. 개요

역평행은 생화학에서 핵산과 폴리펩타이드의 구조적 특징을 설명하는 용어이다. 핵산에서 인산기(5')와 수산기(3')의 방향성, 그리고 DNA 복제 과정에서의 선도 가닥과 지연 가닥의 반대 방향 진행을 의미하며, 이는 수소 결합을 통한 염기쌍 결합과 DNA 복제에 필수적이다. 폴리펩타이드의 경우, N 말단과 C 말단의 방향성을 가지며, 베타 병풍 구조에서 폴리펩타이드의 영역이 서로 반대 방향으로 배열되어 수소 결합을 형성하는 것을 말한다. 역평행 구조는 생체 분자의 기능과 안정성에 중요한 역할을 한다.

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역평행 (생화학)
정의
설명생화학에서 역평행(영어: Antiparallel)은 두 개의 구조가 서로 반대 방향으로 향하는 것을 의미한다.
DNA
설명DNA 이중 나선에서 한 가닥은 5'에서 3' 방향으로 뻗어 있고, 다른 가닥은 3'에서 5' 방향으로 뻗어 있다.
추가 설명DNA 복제 동안 선도 가닥과 지연 가닥은 DNA 중합 효소가 DNA 가닥을 5'에서 3' 방향으로만 복제할 수 있기 때문에 반대 방향으로 합성된다.
베타 시트
설명베타 시트에서 하나의 폴리펩타이드 사슬은 N-말단에서 C-말단 방향으로 뻗어 있고, 인접한 폴리펩타이드 사슬은 C-말단에서 N-말단 방향으로 뻗어 있다.

2. 핵산

핵산 분자에는 포스포릴기 말단(5' 말단)과 하이드록실 말단(3' 말단)이 있다. 이 표기법은 유기 화학 명명법에 기초한 것으로, DNA 중합 효소와 같은 효소가 DNA 가닥에 대해 어떻게 움직이는지 정의하는 데 사용될 수 있다.[1]

2. 1. 핵산의 기본 구조

핵산 분자는 인산기(5' 말단)와 수산기(3' 말단)를 가진다. 이러한 표기법은 유기 화학 명명법에 따른 것이며, DNA 중합효소와 같은 효소가 DNA 가닥에 대해 어떻게 움직이는지 정의하는 데 사용될 수 있다.[1]

2. 2. G-quadruplex (G-4중나선)

G-quadruplex, 프로펠러, 측면 및 대각선의 다양한 유형의 위상


G4 DNA라고도 하는 G-quadruplex는 구아닌이 풍부한 핵산에서 발견되는 2차 구조이다.[13] 이들 구조는 일반적으로 텔로미어(염색체의 말단)에 위치한다. G-quadruplex는 구조의 구성 요소인 루프 구성에 따라 평행 또는 역평행일 수 있다. 모든 DNA 가닥이 동일한 방향으로 진행되는 경우 평행 사중선이라고 하며, 인접한 평행 가닥을 연결하는 가닥 역전/프로펠러라고 한다. 하나 이상의 DNA 가닥이 반대 방향으로 진행되는 경우, 역평행 사중체(anti-parallel quadruplex)라고 하며 측면/가장자리 형태, 인접한 역평행 가닥을 연결하는 대각선 또는 두 개의 대각선으로 연결되는 대각선의 형태일 수 있다.[14] 이러한 G-quadruplex의 구조는 양이온에 의해 결정될 수 있다.

2. 3. DNA 복제와 역평행성

DNA에서 5' 탄소는 선도 가닥의 상단에 위치하고 3' 탄소는 지연 가닥의 하단에 위치한다. 염기 서열은 상보적이고 평행하지만, 반대 방향으로 진행되므로 역평행이라고 한다.[15] DNA의 역평행 구조는 DNA 복제에 중요한데, 이는 DNA 중합효소가 한쪽 가닥(선도 가닥)을 연속적으로 복제하고, 다른 쪽 가닥(지연 가닥)은 오카자키 절편이라는 짧은 조각으로 복제하기 때문이다.

2. 3. 1. 생화학에서의 역평행성

DNA 이중 나선 구조의 역평행성은 상보적인 질소 염기쌍 사이의 수소 결합 때문에 중요하다.[16][4][10] DNA 구조가 평행하다면, 염기쌍이 알려진 방식으로 짝을 이루지 못해 수소 결합이 불가능하다. 4가지 염기쌍은 아데닌, 구아닌, 사이토신, 티민이며, 아데닌은 티민과, 구아닌은 사이토신과 상보적이다. DNA 구조가 평행하면, 전사 과정에서 DNA 정보를 읽을 수 없어 잘못된 단백질이 생성된다.[17][5][11]

3. 폴리펩타이드

폴리펩타이드에는 N 말단과 C 말단이 있는데, 이는 단백질 생합성 과정에서 중합체가 합성되는 방향을 반영한다. 각 아미노산 단량체의 배열 순서는 폴리펩타이드의 방향성 표기법의 기초가 되며, 주어진 단백질은 N 말단과 C 말단의 고유한 아미노산 약어로 나타낼 수 있다.

3. 1. 폴리펩타이드의 기본 구조

폴리펩타이드에는 N 말단과 C 말단이 있는데, 이는 단백질 생합성 과정에서 중합체가 합성되는 방향을 반영하여 중합체의 양쪽 끝을 지칭한다. 각 아미노산 단량체의 배열 순서는 폴리펩타이드의 방향성 표기법의 기초가 된다. 주어진 단백질은 N 말단과 C 말단에 존재하는 고유한 아미노산 약어로 나타낼 수 있다.

3. 2. 베타 병풍 (β-sheet) 구조

많은 단백질이 2차 구조의 일부로 베타 병풍(β-sheet) 구조를 갖는다. 베타 병풍 구조에서 단일 폴리펩타이드의 영역은 이들의 골격 사슬 사이에 수소 결합을 허용하기 위해 서로 평행하거나 역평행할 수 있다. 그러나 역평행 베타 병풍 구조는 90°로 잘 정렬된 수소 결합으로 인해 평행 베타 병풍 구조보다 훨씬 더 안정적이다.[18]

역평행 베타 병풍 구조와 평행 베타 병풍 구조

참조

[1] 간행물 A G-quadruplex DNA-affinity Approach for Purification of Enzymatically Active G4 Resolvase1 https://www.jove.com[...] 2017-03
[2] 간행물 Quadruplex DNA: sequence, topology and structure 2017-04-01
[3] 웹사이트 Anti-Parallel Strands http://tandem.bu.edu[...] Boston University 2011-12-12
[4] 웹사이트 Re: Why are the two strands of a DNA molecule antiparallel? http://www.madsci.or[...] 2017-04-06
[5] 웹사이트 why is DNA antiparallel? Can it be parallel? http://biology.stack[...] 2017-04-06
[6] 웹사이트 Secondary structure of Proteins http://www.chembio.u[...] 2017-04-01
[7] 간행물 A G-quadruplex DNA-affinity Approach for Purification of Enzymatically Active G4 Resolvase1 https://www.jove.com[...] 2017-03
[8] 간행물 Quadruplex DNA: sequence, topology and structure 2017-04-01
[9] 웹사이트 Anti-Parallel Strands http://tandem.bu.edu[...] Boston University 2011-12-12
[10] 웹사이트 Re: Why are the two strands of a DNA molecule antiparallel? http://www.madsci.or[...] 2017-04-06
[11] 웹사이트 why is DNA antiparallel? Can it be parallel? http://biology.stack[...] 2017-04-06
[12] 웹사이트 Secondary structure of Proteins http://www.chembio.u[...] 2017-04-01
[13] 저널 A G-quadruplex DNA-affinity Approach for Purification of Enzymatically Active G4 Resolvase1 https://www.jove.com[...] 2017-03
[14] 저널 Quadruplex DNA: sequence, topology and structure 2017-04-01
[15] 웹인용 Anti-Parallel Strands http://tandem.bu.edu[...] Boston University 2011-12-12
[16] 웹인용 Re: Why are the two strands of a DNA molecule antiparallel? http://www.madsci.or[...] 2017-04-06
[17] 웹인용 why is DNA antiparallel? Can it be parallel? http://biology.stack[...] 2017-04-06
[18] 웹인용 Secondary structure of Proteins http://www.chembio.u[...] 2017-04-01


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