Protein Structural Analysis
단백질의 기능은 그의 구조, 다른 단백질과의 상호작용 그리고 세포, 조직 및 기관에서의 위치에 직접적으로 의존합니다. 단백질의 구조와 기능은 단백질체학에서 대규모로 연구되어, 특정 질병 상태와 연관된 단백질 생체표지자의 식별을 가능하게 하여 치료 요법을 위한 잠재적인 표적을 제공합니다. 단백질 구조의 이해 및 단백질 위치, 발현 수준 그리고 상호작용의 맵핑(mapping)으로 단백질 기능을 유추할 수 있는 소중한 정보를 획득할 수 있습니다.
• 단백질 구조
• 단백질 구조 결정
• 단백질 맵핑(Mapping)
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단백질 구조
단백질 구조는 단백질을 구성하는 아미노산 서열 그리고 어떻게 단백질이 좀 더 복잡한 형태로 접히는 지에 따라서 결정됩니다.
- 1차 구조는 단백질의 아미노산 서열에 의해 정의됩니다.
- 1차 구조는 수소 결합 상호작용을 통해 α-나선(α-helix)과 β-판(β-sheet)을 형성할 수 있는 기다란 폴리펩티드 사슬의 국소 상호작용에 의해 정의됩니다.
- 3차 구조는 단백질의 전체적인 삼차원 구조를 정의합니다.
- 4차 구조는 어떻게 다중 단백질 하부단위가 더 큰 복합체를 형성하는지 정의합니다.
Protein Structure Determination
원자 해상도에서 삼차원 단백질 구조의 측정은 단백질 구조, 구조 기반 약물 디자인 그리고 분자 도킹을 설명하는데 유용합니다.
- NMR: 핵자기공명(NMR) 분광법은 단백질의 구조 및 역학에 관한 정보를 획득하기 위해서 이용됩니다. NMR에서, 원자의 공간적 위치는 화학전 전이에 의해 결정됩니다. 단백질 NMR의 경우, 일반적으로 단백질은 안정 동위원소(15N, 13C, 2H)로 표지되어 민감성을 향상시켜 구조적 역콘볼루션(deconvolution)을 촉진합니다. 일반적으로 단백질 발현 동안 성장 배지에 동위원소로 표지된 영양분을 공급하여 동위원소 표지를 도입합니다.
- X-선 결정구조분석: 단백질 X-선 결정구조분석은 결정화된 단백질의 X-선 회절을 통해 단백질의 삼차원 구조를 획득하도록 사용됩니다. 침전을 증진하는 용액에 고도로 농축된 단백질을 파종하여 결정이 성장하며, 적절한 조건에서 요구된 단백질 결정이 형성됩니다. X-선은 단백질 결정에 조준되어, 이는 X-선을 전자 검출기 또는 필름에 산란시킵니다. 결정은 회전되어 삼차원에서 회절을 포착하여, 푸리에(Fourier) 변환으로 결정화된 분자에서 각 원자의 위치를 계산할 수 있도록 합니다.
단백질 맵핑(Mapping)
특정 세포, 조직 및 기관에서 단백질의 위치와 발현 수준의 맵핑은 단백질체의 기능적 연구를 돕습니다. 단백질의 공간적 분포는 단백질 기능에 중요하며, 부적절한 위치 또는 발현은 다양한 질병 상태를 촉발합니다. Human Protein Atlas와 같은 맵핑 과제는 생체표지자 발견을 위한 단백질체 자원을 제공하며 질병 병리학의 이해를 돕습니다. 상호작용체의 맵핑은 세포 수준에서 발생하는 분자적 상호작용을 정의하도록 도와서, 단백질 기능을 이해하도록 조력하며 질병을 위한 소중한 잠재적 약물 표적을 제공합니다.
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