Lesson 10 of 20

아미노산 스무 가지 — 곁사슬이 성격이다

그리고 DEAD 는 Asp-Glu-Ala-Asp 다

아미노산은 전부 같은 모양입니다 — 아미노기(−NH₂), 카복실기(−COOH), 그리고 곁사슬 R. 스무 가지를 가르는 것은 R 하나뿐이에요.

그리고 그 R 이 성격을 정합니다.

High school곁사슬이 성격입니다

아미노산 20가지는 대부분 같습니다. 다른 건 곁사슬 하나뿐이에요.

공통 뼈대 + 곁사슬(R) = 아미노산

그러니 외울 것은 곁사슬의 성격뿐

성격	어떤 것	물에서
소수성	Leu · Ile · Val · Phe	안쪽으로 숨는다 (11강)
극성	Ser · Thr · Tyr · Asn	바깥에 있어도 된다
산성 (−)	Asp · Glu	음전하 (4강)
염기성 (+)	Lys · Arg · His	양전하
특별	Cys · Gly · Pro	구조에 특이한 역할

20가지를 외우지 말고 다섯 무리로 나눠 기억하라

비유 — 반 학생들의 성격

반 학생 20명을 다 외우기는 어렵죠. 그런데 "활발한 애들 / 조용한 애들 / 리더 타입" 처럼 무리로 나누면 훨씬 쉽습니다.

그리고 무리만 알아도 대충 예측이 됩니다 — "저 애는 조용한 무리니까 발표를 안 하겠구나" 처럼요.

단백질에서도 똑같습니다

어디 있나	어떤 아미노산일 가능성이 높나
단백질 안쪽	소수성 (물을 피해 숨었다)
단백질 바깥	극성 · 하전 (물과 친하다)
막 안쪽	소수성 (지질과 어울린다)
활성부위	산성 · 염기성 · His (반응을 돕는다)

위치를 보면 성격을 짐작할 수 있고, 반대도 된다

성격	보기	무엇을 하나
산성 (−)	Asp(D) · Glu(E)	양이온을 붙잡는다 — Mg²⁺ · 금속
염기성 (+)	Lys(K) · Arg(R) · His(H)	음이온을 붙잡는다 — DNA·RNA 의 인산
극성	Ser(S) · Thr(T) · Tyr(Y)	−OH 가 있어 인산화된다 (14강)
소수성	Ala(A) · Val · Leu · Ile	안쪽에 숨어 접힘을 만든다 (11강)
방향족	Trp(W) · Tyr(Y) · Phe	280 nm 를 흡수한다 — 단백질 정량의 근거
황	Cys(C)	둘이 만나 이황화결합 — 항체를 붙잡는다 (17강)

High schoolDEAD 는 Asp-Glu-Ala-Asp 입니다

1강에서 미뤄 둔 이야기를 이제 합니다. DEAD 넉 자가 무슨 일을 하는지요.

글자	아미노산	곁사슬	세포 안에서
D	Asp	−COOH	음전하 (pKa 3.9 < 7.2)
E	Glu	−COOH	음전하
A	Ala	−CH₃	중성 · 작다
D	Asp	−COOH	음전하

넉 자 중 셋이 음전하 — 한 자리에 몰려 있다

그러면 무슨 일이 생기나

음전하가 몰려 있으면 양전하를 끌어당깁니다.

그 양전하가 Mg²⁺ 다 (13강)

그리고 Mg²⁺ 는 ATP 를 붙잡는 데 필요합니다. ATP 도 인산 때문에 음전하거든요.

사슬을 이어 보면

단계	무엇
1	DEAD 자리에 음전하 셋
2	Mg²⁺ 를 붙잡는다
3	Mg²⁺ 가 ATP 를 붙잡는다
4	ATP 를 쪼개 에너지를 쓴다
5	그 힘으로 RNA 이중가닥을 푼다

이름 넉 자에서 기능까지 이어진다

이게 왜 감동적인가

DDX54 라는 이름만 봤을 때는 암호였습니다. 그런데 열어 보니 —

아미노산 넉 자 → 전하 → 금속 결합 → ATP → 헬리케이스 활성. 전부 화학입니다.

이름을 열면 기능이 보인다 — 1강의 약속을 지켰다

High school그래서 DEAD 가 하는 일이 정해집니다

note 를 조금 더 깊이 보면 진화 이야기가 나옵니다.

왜 이 넉 자가 보존되었나

DEAD-box 계열 단백질이 사람에게만 수십 개 있고, 효모에도, 세균에도 있습니다.

넉 자가 수십억 년 동안 그대로 유지됐다

보존되었다는 것의 뜻

돌연변이는 계속 생깁니다. 그런데도 안 바뀌었다면 —

돌연변이가 생기면	결과
D → 다른 아미노산	음전하가 사라진다
→ Mg²⁺ 를 못 잡는다	→ ATP 를 못 쓴다
→ 헬리케이스가 안 돈다	→ 그 개체가 못 산다

바뀐 개체가 살아남지 못해서 안 바뀐 것처럼 보인다

/tcell 5강의 생존자 편향과 같은 구조입니다 — 보이는 것은 살아남은 것뿐이에요.

그래서 '보존' 이 기능의 증거가 됩니다

생물정보학에서 이 논리를 아주 자주 씁니다.

여러 종에서 보존된 자리 = 중요한 자리

기능을 모르는 단백질이라도, 어느 부분이 보존되었나를 보면 어디가 중요한지 짐작할 수 있어요.

그리고 돌연변이 해석에도 쓰입니다

어떤 환자에게서 변이가 발견됐습니다. 병을 일으킬까요?

변이 위치	위험도
보존된 자리 (DEAD 같은)	위험할 가능성 높다
안 보존된 자리	대개 무해

/immunology 3강의 "변이가 있다 ≠ 망가졌다" 를 가르는 실제 방법 중 하나가 이겁니다.

이름 넉 자에서 <b>기능</b>까지 이어집니다.

Python Runs in your browser

# DEAD 모티프를 아미노산으로 풀어 본다
표 = {
 "D": ("Asp", "아스파르트산", "산성",   -1),
 "E": ("Glu", "글루탐산",     "산성",   -1),
 "A": ("Ala", "알라닌",       "소수성",  0),
 "K": ("Lys", "라이신",       "염기성", +1),
}
모티프 = "DEAD"
총전하 = 0
print(f"{'문자':>3} {'세글자':<5}{'이름':<10}{'성격':<7}{'세포질 pH 7.2 에서의 전하'}")
for ch in 모티프:
    세, 이름, 성격, q = 표[ch]
    총전하 += q
    print(f"{ch:>3} {세:<5}{이름:<10}{성격:<7}{q:+d}")
print()
print(f"모티프 전체 전하 = {총전하:+d}")
print("음전하 덩어리 → 양이온(Mg2+)을 붙잡는다 → ATP 를 쓸 수 있다 (13강)")

High school인산화될 수 있는 아미노산

퀴즈가 "인산화될 수 있는 아미노산은?" 을 묻습니다. 14강의 예고편이에요.

−OH 가 있는 곁사슬만 인산화된다

아미노산	곁사슬	인산화
Ser (세린)	−CH₂−OH	✔
Thr (트레오닌)	−CH(OH)−CH₃	✔
Tyr (타이로신)	고리 + −OH	✔
Ala · Leu · Val	−OH 없음	✘

왜 −OH 가 필요한가

인산기가 산소에 붙기 때문입니다. 붙을 산소가 없으면 못 붙어요.

구조가 가능한 반응을 정한다

셋 중에서도 Tyr 가 특별합니다

논문에 나오는 p-JAK1 · p-STAT3 가 전부 타이로신 인산화예요.

	Ser/Thr 인산화	Tyr 인산화
얼마나 흔한가	훨씬 많다 (98%)	적다 (2%)
어디에	온갖 곳	신호전달의 핵심
약의 표적	덜하다	많다 (키나아제 억제제)

드문데 중요한 자리 — 그래서 약의 표적이 된다

글리벡, 이레사 같은 표적항암제가 전부 타이로신 키나아제 억제제입니다. Tyr 하나의 화학이 암 치료를 바꿨어요.

퀴즈 두 번째

"DEAD 의 넉 자 중 셋이 산성이면?" — 답은 음전하가 몰려 금속 이온을 붙잡는다 입니다. 앞 셀에서 본 그것이죠.

🤔 Check yourself

인산화될 수 있는 아미노산은 어느 쪽일까요?

🤔 Check yourself

DEAD 모티프의 넉 자 가운데 셋이 산성입니다. 그 결과는?