단백질의 조성과 구조
Protein composition and structure
Chapter 2
- Protein 변성 (denaturation): 단백질의 3차 구조의 변화로 기능을 못하는 상태 - Protein 회복 (renaturation): 변성된 단백질이 다시 정상적인 3차 구조를 회복하
여 기능을 하는 상태
- Christian Anfinsen (1950): ribonuclease
= 단백질 변성제
Urea/Guanidium chloride
b-merchaptoethanol (b-ME)
2.6 단백질의 amino acid sequence가 단백질의 3차 구조를 결정함
Ribonuclease (RNase)
b-mercaptoethanol reduces the disulfide bonds.
= 변성제를 없애면, 단백질은 정상단백질로 회복됨 (Renaturation).
= 회복된 단백질은 자연상태의 단백질과 물리, 화학적 특성이 동일함
- RNase의 정상적인 3차 구조에 대한 정보는 1차 구조인 amino acid 서열에 있음 - Scrambled protein: 회복할 때 잘못된 이황화 결합에
의해 형성되는 단백질 (denatured form)
= 정상단백질로 회복은 자유에너지 감소에 의해 추진됨 - 샤페론 (Chaperone): folding helper
1. Amino acid은 a-Helix, b-sheet, b-turn을 형성하는 경향성이 있다.
- 단백질의 Amino acid 서열이 2차 구조를 결정함.
- AA 서열로 단백질의 2차 구조를 예측가능함
- 어떤 peptide sequences는 자신의 2차 구조를 변형할 수 있음
Secondary structure of “VDLLKN”
2. 단백질 접힘 (folding)은 협동적 (cooperative) 과정이다.
- 단백질 변성 곡선
= all or none structure: resulted from cooperative transition.
= 변성된 부분이 변성되지 않는 단백질에 영향을 주어 변성을 유도함.
3. 단백질은 점진적 안정화를 통하여 접힌다.
- Levinthal’s paradox:
- 단백질 접힘 (folding)에서 부분적으로 정확한 중간체를 유지하는 경향이 있다.
= 잘못된 접힘과 잘된 접힘 사이의 자유에너지 차이가 이 현상을 유지함.
= Nucleation-condensation model
부분적으로 정확한 접힘이 안정화되고, 이것이 전체 단백질의 안정성을 증가 시킴.
4. 단백질 1 차 구조에서 3차 구조를 예측하는 것은 큰 과제로 남아 있다.
- X-crystallography : actual protein structure determination
- Computer-aid prediction of three-dimensional structure of protein.
= Knowledge-based method
= One part of bioinformatics
- 왜 단백질의 3 차 구조를 밝혀야 하는가?
5. 단백질의 folding이 잘못되면 여러 가지 질병을 유발함 - 감염성 단백질: Prion
= 광우병 (Mad cow disease)
= Creutzfeldt-Jakob disease (CJD)
- Prion은 인간 CJD를 유발함 (Stanley Prusiner)
= PrP; 뇌에서 발견되는 정상단백질
- normal PrP: 대부분 most a-helix 구조로 구성 - infected PrP: b-sheet 구조로 구성
- Amyloid: aggregated prion
6. 단백질의 변형 및 쪼개짐 (cleavage)은 새로운 능력을 제공함.
- 단백질의 변형 (modification)
= Acetylation
= Carboxylation
= Glycosylation/glucosamination
= Fatty acid modification
= Phosphorylation
= Hydroxylation
- 단백질 내부 원자단들의 재배열을 이용한 변형
= Green fluorescent protein (GFP)
= Chemical bond rearrangement of Ser-Tyr-Gly in center of GFP
- Peptide 결합의 쪼개짐
= 전구체의 활성화
