[생화학] 7.4 : 인산기(phosphate group)

 

 

이번 포스트에서는 핵산의 구성요소 중 하나인 인산기(phosphate group)에 대해 알아보자.

 

 

phosphate group은 neutral pH에서 negatively charged되어있음. 이 녀석은 5'의 OH group에 결합하게 되면서 mono, di, trinucleotide가 되게 됨.

 

 

 

 

위 그림 왼쪽 아래를 보면 ATP가 cAMP가 되는 과정이 나타나 있음. 일단 ATP의 인산들은 당에 가장 가까운 순서대로 α, β, γ 순으로 이름붙임. 이 때 3' OH가 α phosphate를 nucleophilic attack하면서 γ, β phosphate가 떨어져 나가고 그 결과 cyclic form의 cAMP가 형성됨. 참고로 이 과정을 촉진하는 것은 adenylyl cyclase임. 이렇게 해서 만들어진 cAMP는 second messenger로 작용함.

 

 

참고로 일반적인 형태의 monophosphate nucleotide는 위 그림 왼쪽 위와 같으며, 그 밖에 2'-monophosphate, 3'-monophosphate, 2',3'-cyclic monophosphate가 붙은 nucleotide들이 만들어질 수 있음. 특히 앞서 본 것 처럼 adenosine 3',5'-cyclic monophosphate는 cAMP여서 signal transduction 과정에서 유용하게 사용될 수 있음.

 

 

그 밖에 위 그림 오른쪽 아래에 나와있는 것은 2',3'-cGAMP로, 이 녀석의 구조를 보면 adenosine, guanosine이 같이 합쳐져 만들어져 있는 것을 알 수 있음. 이 녀석은 inflammation을 비롯한 다양한 반응에서 second messenger로 작용함.

 

 

 

 

한편 이렇게 해서 구성된 하나의 nucleotide들은 위와 같이 서로 phosphodiester linkage에 의해 연결되어서 polynucleotide를 구성할 수 있음. 이 때 5' phosphate가 노출된 말단을 5' end, 3' OH가 노출된 말단은 3' end라 부름. 참고로 이 때 이런 phosphodiester bond는 DNA의 경우 DNase에 의해, RNA의 경우 RNase에 의해 분해될 수 있음.

 

 

참고로 RNA 자체도 꽤나 안정한 물질임. 그럼에도 우리 몸 전반에 RNase들이 많이 분포하고 있기 때문에 RNA가 많이 분해되는 것임. 게다가 RNase가 꽤나 stable해서 쉽게 제거하기 힘들기 때문에 RNA의 stability가 떨어진다고 이야기하는 것임.

 

참고로 RNase는 상당히 많은 종류가 있음. 이 중 DICER도 포함됨. 이 녀석은 pre-miRNA를 processing하는 데에 기여함.

 

 

 

 

한편 그 밖에 RNA는 base 환경에도 취약함. 보면 base의 일종인 OH에 의해 RNA의 2' OH가 H를 뺏기게 되고, 이후 더 nucleophilic해진 O가 인근 P를 nucleophilic attack하게 됨. 그 결과 2', 3'-cyclic monophosphate derivative와 짧아진 RNA가 얻어짐. 결과적으로 phosphodiester bond가 끊어짐. 그렇기에 우리가 만약 RNA를 다루는 실험을 하고 싶으면 RNase뿐 아니라 base 조건도 최대한 피해야 함.

 

 

 

다음 포스트에서는 DNA에 대해 알아보자.