라이츄 과학츄

|  일단 큰 틀은 생물학(그냥 본인 전공 관련해서), 과학을 벗어나지는 않습니다.

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추워 죽을 것 같습니다. 밥먹으러 나가는것조차 싫어질 정도예요... 3_3 
심지어 이와중에 버스에서 자느라 내릴 정류장 지나쳐서 아침 댓바람부터 겁나 걸어온게 함정...OTL 
 

 

네 오늘의 토픽은 바로 아미노산입니다. 

아니 별 건 없고 그냥 단백질 만드는거예요. 단백질이 그냥 뿅하고 생겨나는 게 아니라, 아미노산을 이어붙이고 접어서 만드는겁니다. 

그러니까 아미노산이 레고 블록이라면 단백질은 이 아미노산이라는 블록들을 조립해서 만드는 객체(집이나 자동차같은 거)가 되겠죠. 

 

1. 아미노산은 왜 아미노산인가 

 

2017-11-10 14.28.33.png
보통 우리가 뒤에 산이 붙으면 산성이라고 생각하기 쉽습니다. 
염산, 황산, 질산 다 산이잖아요? 심지어 얘네는 3대 강산으로 불리고 있죠. 사실 황산을 초월하는 초강산이라는 것도 있지만 넘어갑시다. 
그리고 비타민 C, 그러니까 아스코르브산(같은거임)도 산성...인가요? 여튼 시죠. ㅇㅇ 아세트산(빙초산)도 산성이고 구연산(시트르산)도 산성이죠. 
(참고로 진한 염산은 토맛이 납니다. 아 물론 마셔본 적 없긔)
 
근데 아미노산 중에 산성인 건 21개 중 두 개밖에 안됩니다. 그럼 왜 산이죠? 그건 IUPAC의 작명법때문에 그렇습니다. 
위 그림을 보시면 아미노산은 탄소로 된 몸통을 가지고 있고, 이마에 수소가 있어요. 
오른손(그림상의 왼쪽)은 카복실기고 왼손이 아미노기입니다. 그래서 아미노산입니다. 카복실기가 carboxylic acid인데 그래서 끝에 ~산이 붙는겁니다. 그럼 '아미노'산인 이유요? 왼손에 아미노기가 있어서요. (그리고 이런 아미노산들을 '왼손'이라고 합니다. 거울상 이성질체는 '오른손')
 
여기까지가 아미노산의 공통된 구조이고 궁뎅이에 뭐가 붙느냐에 따라 달라지기때문에, 아미노산의 궁뎅짝이 곧 아미노산의 신분증이 되는 셈이죠. 
 
2. 아미노산의 종류

 

2017-11-10 15.17.09.png
(사실 +2입니다)
참고로 그림상에는 +1이라고 되어있는데 코돈으로 지정하는 건 셀레노시스테인을 뺀 20개입니다. ㅇㅅㅇ 
 
아미노산은 궁뎅이에 붙는 것에 따라 22개가 존재합니다. 이 중 셀레노시스테인과 피롤라이신은 코돈으로 코딩하는 아미노산은 아닙니다. 게다가 저 중에는 몸에서 생합성을 하는 것도 있는 반면 우리가 '먹어서' 섭취해야 하는 아미노산도 있죠. 이건 실화긔. ㅇㅅㅇ 후자를 우리가 필수 아미노산이라고 부르죠. 
 

 

스크린샷, 2017-11-21 11-34-26.png

위키피디아에 있는 아미노산의 표입니다. 

아미노산의 영문 이름이 더럽게 길어서, 약어를 사용하는데 약어는 세 글자 약어(보통 영문 이름의 앞에서 알파벳 세 개 따와서 씁니다), 알파벳 약어가 있습니다. 우리가 유전자의 전사 결과로 만들어지는 아미노산 시퀀스는 알파벳 약어로 표기하기때문에 저것들도 다 외워야 합니다. 다만 셀레노시스테인과 피롤라이신까지 외울 필요는 없습니다. (코돈에 없음) 

 

오른쪽 표를 보시면 등전점과 PKa가 두 개 있을거예요. pKa 두 개는 왼쪽부터 차례대로 아미노산의 아미노기가 음전하를 띠는 시점, 양전하를 띠는 시점입니다. 음전하를 띤다는 건 카복실기에서 수소가 하나 빠진다는 걸 말하고, 양전하를 띤다는 건 아미노기에 수소가 하나 더해지는 걸 말합니다. 그러니까 전자는 COOH가 COO-가 되는거고, 후자는 NH2가 NH3+가 되는거죠. (숫자는 pH고요)

 

그럼 등전점은 뭐냐? 아미노산은 기본적으로 양이온도 되고 음이온도 되는데 등전점에서는 아무 전하도 띠지 않습니다. 등전점이라는 건 이 pH에서 아미노산이 전기적으로 중성, 그러니까 아무 전하도 띠지 않는다는 얘기죠. 보통 등전점 아래에서는 음전하가 되고, 등전점 이상으로 pH가 올라가면 양전하가 됩니다. 

 

이 아미노산들은 사실 여러가지 분류법이 있지만, 여기서는 필수/비필수와 아미노산의 궁뎅이별로 분류하는 법을 가르쳐드릴까 합니다. 

 

2-1) 궁뎅이로 분류하는 법

아까도 말씀드렸듯 아미노산의 궁뎅이는 아미노산의 '신분증' 역할을 합니다. 그리고 이 궁뎅이에 따라 기본적으로 산성, 중성, 염기성으로 나뉘고 중성이면서 전하를 띠는 궁뎅이도 있어요. 

 

산성: 글루탐산, 아스파르트산

염기성: 라이신(리신), 알기닌, 히스티딘

중성: 나머지 전부 다 

 

일단 큰 분류는 이렇게 됩니다만 중성 아미노산들 안에 세부적인 카테고리가 있습니다. 궁뎅이가 중성이지만 전하를 띠지 않는 것과 전하를 띠는 것, 그리고 방향족 꼬리를 가진 아미노산이 있어서요. 

 

중성-전하 있음: 세린, 트레오닌, 아스파라진, 글루타민

중성-전하 없음: 알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 메티오닌(꼬리에 황이 있지만 메틸기가 막고있음) 

중성-방향족(전하 없음): 티로신, 페닐알라닌, 트립토판

중성-특이 케이스: 프롤린(구조가 특이함), 글라이신(유일하게 좌우대칭 불가), 시스테인/셀레노시스테인(disulfide bond의 원조)

 

2-2) 필수 여부로 분류하는 법

필수 아미노산의 경우 합성 한다면 할 수는 있는데 효율이 개 그지같아서 그냥 먹는게 편한 경우입니다. ㅇㅅㅇ 

 

필수 아미노산: 발린, 류신, 메티오닌, 이소류신, 트레오닌, 라이신, 트립토판, 페닐알라닌(아동의 경우 히스티딘과 알지닌 추가) 

비필수 아미노산: 위에꺼 빼고 나머지 사실 저도 20개 다 기억 안나요 

 

사실 골고루 잘 드시면 저런거 딱히 신결쓰실 필용는 없져. ㅇㅅㅇ 

 

3. 아미노산의 쓸모-단백질의 재료

아미노산은 여러가지로 쓰이는데 가장 기본적인 용도가 단백질의 재료입니다. 왜, 전에 DNA에 대해 설명하면서 5번 탄소와 3번 탄소 어쩌고 하면서 5' 3' 이렇게 시작과 끝이 나뉜다고 했었는데, 아미노산을 줄줄이 이어서 만드는 펩타이드도 마찬가지입니다. N터미널, C터미널로 나뉘는데 N터미널은 아미노산의 아미노기가 놀고 앉아있는(그러니까 결합 안 하고 있는) 상태이고 C터미널은 반대로 카복실기가 놀고 앉아있는 겁니다. 이 결합은 리보솜이 코돈을 읽고 해당되는 아미노산이 오면 펩타이드 결합을 만들어서 줄줄이 소세지로 엮는데... 이 펩타이드 결합은 

 

NH2+COOH-->NH-CO+H2O(탈수결합입니다)

 

이렇게 됩니다. 

 

 

Shh_structure.png
(소닉 헤지호그 단백질. 굵은 원기둥이 알파 나선, 화살표가 베타 병풍입니다) 
 

 

200px-GFP_structure.png
(형광 단백질의 대표주자 녹색형광단백질. 저기 스프링처럼 구부러진게 알파 나선이고, 화살표가 베타 병풍입니다. 둘다 출처는 위키피디아)

아미노산들이 펩타이드 본드를 통해 줄줄이 소시지를 만든 것이 일차 구조입니다. 이건 말 그대로 비엔나 소시지마냥 아미노산이 줄줄이 엮여 있는 상태이고, 이게 아미노산의 궁뎅이와 궁뎅이가 국소적으로 결합을 하면서 나선 형태를 이루거나 병풍 형태를 이루게 되는데 이게 2차 구조입니다. (알파 나선, 베타 병풍이라고 합니다) 그리고 이것들이 또 접혀서 3차 구조를 이루고, 그 다음 3차 구조를 이룬 부속품들이 모여 4차 구조를 이루게 됩니다. 즉, 일차 구조는 필요한 레고 블록을 꺼내 놓은 상태이고-->이차 구조는 꺼내 놓은 블록들을 부분부분 조립한 상태이고-->3차 구조는 부분부분 조립한 블록들을 엮어 하나의 구조물을 만들고-->4차 구조는 이러한 구조물들을 모아 하나의 작품(?)을 만드는 것이죠. 

 

여기서 첨언하자면 우리 몸의 세포질은 물이 그득그득한 환경이라 물을 싫어하는 아미노산들은 갸들끼리 모이고, 물을 좋아하는 아미노산들은 갸들끼리 알아서 모입니다. 유기용매에서는 이 접힘이 삑살나서 단백질이 변형되는거죠. 

 

4. 아미노산의 다른 용도

아미노산은 단백질의 주 재료 외에도 여러 가지 용도로 쓰입니다. 대표적인 게 호르몬이나 신경전달물질이죠. 이런 애들을 몇 개 꼽아보자면... 

 

트립토판: 세로토닌의 전구체. 세로토닌은 멜라토닌의 전구체입니다. 

 

2017-09-08 17.17.41.png
(세로토닌)
 

 

2017-09-08 17.17.51.png
(멜라토닌) 
 
세로토닌은 감정의 지휘자라 불리는 호르몬으로, 우울증 치료제 중에는 이 호르몬의 재흡수를 억제하는 약이 있습니다. 이건 우울증에 대해서 다룰 때 자세히 설명드릴게요. (참고로 본인도 복욕중임) 우울증의 원인은 여러 가지가 있지만, 대체로 이 녀석이 있어야 하는 만큼 있지 못 하고 쉽게 사라집니다. 그리고 멜라토닌은 뇌의 송과선에서 밤에 나오는 호르몬인데, 이게 농도가 높아지면 쳐 자게 됩니다. (그래서 베개 안고 자고 있음) 보통 11시~새벽 3시에 농도가 많다고 하죠. 낮에는 농도가 줄어듭니다. (그래야 깨죠) 
 
티로신: 티로신-DOPA-도파민-노르에피네프린-에피네프린으로 5단 진화를 합니다. DOPA는 도파민의 전구체인데, 동시에 파킨슨병의 치료제로도 쓰이고 있습니다. 왜냐, 저게 들어가면 도파민을 만들면 되거든요. 도파민은 대표적인 신경전달물질이고, 노르에피네프린과 에피네프린(아드레날린이라고도 하죠)은 한번쯤 들어보셨을 부신피질 호르몬 패밀리입니다. 노르와 아드레날린의 차이는 머리에 메틸기가 있냐 없냐입니다. 
 

 

2017-09-08 17.26.25.png
그리고 티로신 두 개와 아이오딘이 있으면 갑상선에서 분비하는 티'록'신이 됩니다. (이건 실화긔) 
 
히스티딘: 히스타민의 전구체. (항히스타민제로 몇 번 들어보셨죠?) 히스타민은 면역반응에 관여하고 계십니다. 
 
페닐알라닌: 궁뎅이에 수산화기 붙이면 티로신이 됩니다. (반대도 가능) 
 
라이신: 궁뎅이가 길어서(...) 효소들이 주로 팔뚝으로 씁니다. 
 
세린, 트레오닌, 티로신: 궁뎅이에 인산기 붙이기가 매우 좋기떄문에 인산화를 통해 신호를 전달받는 리셉터의 필수 요소입니다. 
 
5. 아미노산의 다른 용도-돌연변이 선별을 할 떄도 쓰인다고요? 
돌연변이 선발에는, 정확히 말하자면 아미노산을 합성하지 못 하는 균주를 사용합니다. 이스트 투 하이브리드라고 해서, 어떤 단백질(A)이 다른 단백질(B)와 상호작용을 하는 지 알아보기 위해 사용합니다. 이 때 합성할 수 없는 아미노산의 종류는 세 가지인데, 대표적으로 류신, 히스티딘, 트립토판 이 세 개가 들어갑니다. (요즘은 GAL-4라고 해서 단백질 두 개가 상호작용하면 배지에서 자라는 균주 색깔이 변하는 걸 씁니다) 
 
기본적으로 효모는 이 세 개를 다 합성할 수 없고, 제공하는 배지는 세개가 다 빠진 것, 셋 중 하나가 빠진 것, 셋 중 두개가 빠진 것으로 나뉩니다. 
 
1) A 단백질에는 제대로 들어가면 류신을 합성할 수 있게끔 하는 벡터를 넣습니다. 이게 제대로 들어갔을 때는 류신이 들어가지 않은 배지에서도 살 수 있지만, 벡터가 제대로 들어가지 않으면 효모는 죽게 됩니다. 
2) B 단백질에는 제대로 들어가면 히스티딘을 합성할 수 있게끔 하는 벡터를 넣습니다. 즉, 이게 제대로 들어가면 히스티딘이 없는 배지에서도 살 수 있습니다. 
-->A+B 두 개의 벡터를 다 제대로 넣었을 때, 해당 균주는 류신과 히스티딘이 없는 배지에서는 살 수 있습니다. 
 
그럼 이걸로 두 단백질이 결합하는 지 어떻게 알 수 있을까요? 정답은 간단합니다. A와 B, 두 단백질이 상호작용을 하면 트립토한을 합성할 수 있게끔 하는 유전자가 발현되기때문에 세 아미노산이 다 없는 배지에서도 살 수 있지만, 두 단백질이 상호작용을 하지 않을 경우 트립토판을 만들 수 있는 유전자가 발현이 안 돼서 세개가 다 빠진 배지에서는 자라지 않습니다. 
 
근데 이게 그지같이 복잡하고 배지도 많이 필요해서 요즘은 잘 안 씁니다. 3ㅅ3 
 

 

다음에는... 뭐 할까 고민했는데... 

여러분 군대에서 한타박스 맞아보신 적 있으시죠? 그게 어떤 바이러스 예방용이냐면 한타바이러스 얘방용입니다. 

그 녀석에 대해 설명을 해 드겠습니다. ㅇㅅㅇ/ 

 

  • ?
    라엘 2017.11.21 16:46
    아미노 카복실 산이군요!
  • profile
    title: 다꼬리놀고먹는라이츄 2017.11.21 16:49
    그런 셈이죠..
  • profile
    맛스타 2017.11.21 23:23
    아미노기가 붙으면서 이름이 아주 지맘대로군요..
  • profile
    title: 다꼬리놀고먹는라이츄 2017.11.22 00:49
    원래 IUPAC에서 작용기별로 명명법 지정하면서 정한 대로 이름이 붙은 것 뿐이예요 ㅋㅋ 카복실기 들어가는건 ~산으로 끝납니다,
  • ?
    준그루 2017.12.12 20:33
    이번 셤범위가 DNA부분이여서 그런지 mRNA 코돈이 생각난ㄷ...
    (마지막 셤 서술형 문제가 DNA 염기서열을 찾아 쓰는것이었..)
  • profile
    title: 다꼬리놀고먹는라이츄 2017.12.12 21:01
    'ㅁ' 단순히 DNA 염기서열을 찾아서 쓰는 건 아니었을텐데요 ㄷㄷ
  • ?
    준그루 2017.12.13 13:23
    아미노산이 나와있고 코돈표에서 찾아서 mRNA 코돈을 찾은다음 그걸 가지고 DNA 염기서열을 찾아서 쓰는거였어요!
    (근데 이렇게 설명하는거 맞나..?)
  • profile
    title: 다꼬리놀고먹는라이츄 2017.12.13 14:38
    (어우 그러면 가짓수가 많아지는ㄷ...)

라이츄 과학츄

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