구상 단백질
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1. 개요
구상 단백질은 3차원 구형 구조를 가지는 단백질로, 초원심 분리기나 동적 광산란 기술을 통해 구조를 확인할 수 있다. 소수성 아미노산은 분자 내부로, 극성 아미노산은 외부로 향하는 구조를 통해 용해도를 가지며, 다양한 생체 내 기능을 수행한다. 효소, 전달 물질, 수송체, 아미노산 저장, 조절, 구조 단백질 등 다양한 역할을 담당하며, 헤모글로빈, 알부민, 효소, 신호 전달 단백질 등이 구상 단백질에 속한다.
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| 구상 단백질 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 단백질 |
| 구조 | 구형 |
| 용해도 | 수용성 |
| 특징 | |
| 기능 | 촉매 수송 저장 조절 |
| 구성 | 폴리펩티드 사슬 |
| 상호작용 | 다른 분자와 특이적으로 결합 가능 |
| 예시 | |
| 효소 | 아밀레이스 트립신 |
| 항체 | 면역글로불린 |
| 호르몬 | 인슐린 |
| 수송 단백질 | 헤모글로빈 |
| 저장 단백질 | 페리틴 |
2. 구상 구조 및 용해도
구상 단백질의 구형 특성은 초원심분리기 또는 동적 광산란 기술을 통해 확인할 수 있다. 구형 구조는 단백질의 삼차 구조에 의해 유도된다. 분자의 무극성(소수성) 아미노산은 분자 내부로 향하고, 극성(친수성) 아미노산은 외부로 향하여 용매와 쌍극자-쌍극자 상호작용을 함으로써 분자의 용해도를 높인다.
열역학 제2법칙에 따라, 펼쳐진 상태와 접힌 상태 사이의 자유 에너지 차이는 엔탈피 및 엔트로피 변화에 의해 결정된다. 구상 단백질은 자유 에너지 차이가 작아 한계적으로 안정적이며, 이는 빠른 회전율과 효과적인 단백질 분해 및 합성을 가능하게 한다.[6]
2. 1. 단백질 접힘
단백질 접힘은 엔트로피가 필요하며, 폴리펩타이드 사슬의 1차 서열은 수많은 형태를 형성할 수 있기 때문에, 천연 구상 구조는 그 형태를 소수로만 제한한다. 소수성 상호 작용과 같은 비공유 상호 작용이 구조를 안정화시키지만 무작위성이 감소한다.[6]단백질이 어떻게 자연적으로 접히는지 아직까지 알려지지 않았지만, 새로운 증거가 이해에 도움이 되었다. 단백질 접힘 문제의 일부는 수소 결합 및 반데르발스 힘과 같은 몇 가지 약한 비공유 상호 작용이 형성된다는 것이다. 여러 기술을 통해 단백질 접힘 메커니즘이 연구되고 있다. 단백질의 변성 상태에서도 정확한 구조로 접힐 수 있다.[6]
구상 단백질은 확산-충돌 모델 또는 핵 형성 응축 모델의 메커니즘을 갖는 것으로 보이지만, 최근 연구에 따르면 PTP-BL PDZ2와 같은 구상 단백질은 두 가지 모델을 모두 따르는 경우도 보고되었다. 이러한 발견은 단백질의 전이 상태가 접히는 방식에 영향을 줄 수 있음을 보여준다. 또한 구상 단백질의 접힘은 질병 치료와 관련이 있으며, 특정 구조에 결합하는 항암 리간드 개발 연구가 진행되고 있다.[6]
3. 역할
구상 단백질은 섬유상 단백질과 달리 구조적 기능 외에도 효소, 전달 물질, 수송체, 아미노산 저장, 조절, 구조 단백질 등 다양한 생체 내 기능을 수행한다.
3. 1. 효소
효소는 온화한 조건에서 높은 특이성으로 생물체 내에서 일어나는 유기 반응을 촉매한다. 에스터라아제가 이러한 역할을 수행한다.[1]3. 2. 전달 물질
생물학적 과정을 조절하기 위해 메시지를 전달하는 역할을 한다. 이 기능은 호르몬(예: 인슐린)이 수행한다.3. 3. 수송체
막을 통해 다른 분자들을 수송한다.[1]3. 4. 저장
아미노산을 보관한다.[1]3. 5. 조절
조절 역할은 섬유질 단백질보다 구상 단백질이 수행한다.[1]3. 6. 구조 단백질
액틴과 튜불린은 단량체로서 구상 단백질이지만, 중합되어 길고 뻣뻣한 섬유를 형성하여 세포 골격을 이룬다.4. 구성원
헤모글로빈은 글로불린 단백질족의 대표적인 예시이다. 알파, 베타, 감마 (IgA, IgD, IgE, IgG 및 IgM) 등 다양한 글로불린이 존재한다. 다양한 글로불린에 대한 자세한 내용은 단백질 전기영동 문서를 참조할 수 있다. 알부민은 물에는 용해되지만 기름에는 용해되지 않는 구상 단백질이다. 대부분의 대사 기능을 갖는 효소와 신호 전달 단백질이 구상 단백질에 속한다.
참조
[1]
논문
SCOP2 prototype: a new approach to protein structure mining
2014-01-00
[2]
MeSH
Globins
[3]
논문
Folding and stability of globular proteins and implications for function
2009-02-00
[4]
논문
SCOP2 prototype: a new approach to protein structure mining
2014-01-00
[5]
MeSH
Globins
[6]
논문
Folding and stability of globular proteins and implications for function
2009-02-00
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