[생화학] 3.4 : 단백질의 3차구조(tertiary structure) - globular protein

 

 

이번 포스트에서는 globular protein들에 대해 알아보자. 특히나 water-soluble한 globular protein에 대해 알아보자.

 

 

 

 

 

위와 같이 실제로 같은 amino acid를 가지는 protein에 대해서 globular한 native protein을 α helix, 혹은 β conformation의 단위에 맞게 펴보면 위 그림과 같이 확장됨. 이를 통해서 얼마나 globular protein이 compact한 구조인지를 짐작할 수 있음.

 

 

 

 

한편 위 그림은 Sperm whale myoglobin의 구조를 각종 방식에 따라서 표현한 것임. (Sperm whale myoglobin은 X-ray crystallography를 이용해서 처음 구조를 밝힌 protein임)

 

 

 

일단, 붉은색으로 표시한 것은 cofactor의 일종인 heme임. a는 ribbon presentation이며, 이 경우 R기는 제외하고 backbone만 표시한 것임. 한편 b는 surface representation이며, 이 경우 protein의 표면부를 나타내준 것임. (이 표현방식을 이용할 시 ligand와 protein, 혹은 cofactor와 protein간의 binding site 모양을 파악하기 용이함) c는 stick-diagram으로 이 경우 side chain을 stick으로 나타낸 것임. d는 space-filling representation으로 이 경우 atom radius까지 고려해서 protein의 구조를 표현한 것임.

 

 

 

 

 

globular protein들은 다양한 tertiary structure를 가짐. 위 표를 보면 globular protein의 종류에 따라서 구성하고 있는 secondary structure의 비율이 얼마나 다양한지를 알 수 있음.

 

 

다음으로 motif(fold)라는 개념에 대해 알아보자. motif는 몇몇 secondary structure element들의 특정한 arrangement를 의미함. motif는 보통 전부다 α helix로 이루어졌는지, 전부다 β sheet로 이루어졌는지, 이 둘이 섞여있는지 등에 따라 구분 가능함.

 

 

흥미롭게도 몇몇 protein의 경우 primary sequence는 아예 다름에도 불구하고 동일한 motif를 가지고, 심지어 이들이 비슷한 기능을 수행하기도 함. 즉, motif는 다양한 단백질에서 발견됨. (recurring structure)

 

 

globular protein들은 다양한 motif들이 뭉쳐져서 만들어지는 경우가 많음. 물론 아주 작은 단백질의 경우에는 globular protein 자체가 하나의 motif로 정해져 있는 경우도 있음.

 

 

 

 

대표적인 motif의 예들이 위와 같음. a에는 β-α-β loop가 나타나 있음. 이 경우 각각의 secondary structure 사이에 loop가 들어가 있는 것이 특징임. (참고로 이 때 화살표가 시작하는 부분이 N terminal, 끝나는 부분이 C terminal 방향임) b에는 β sheet들이 무수히 많이 모여 만들어진 β barrel motif가 나타나 있음. 이 motif는 membrane protein에서 많이 관찰됨.

 

 

 

 

어떤 경우에는 위와 같이 β-α-β loop가 α/β barrel이라는 큰 motif의 일부로 포함되어 있기도 함.

 

 

motif보다 더 큰 단위로 domain이라는 단위가 있음. domain은 특정한 polypeptide chain의 일부를 의미하는데, 각각의 domain들은 다른 부분들과 독립적으로 작동하거나 독립적으로 안정화되거나, 독립적으로 움직이게 됨. 대부분의 domain들은 각각 특정한 기능을 가지고 있음.

 

 

 

 

위 그림에 서로 다른 색으로 나타내어진 것들이 각각 domain들임.

 

 

흥미롭게도 많은 경우 domain 각각은 독립적으로 folding되는 경우가 많음.

 

 

 

 

다음으로 intrinsically disordered protein(IDP)들에 대해 알아보자.