Lesson 6 of 20

생체분자 넷 — 당·지질·단백질·핵산

무엇이 물에 녹고 무엇이 막을 만드나

세포를 이루는 큰 분자는 네 종류입니다. 그중 셋은 사슬이에요 — 작은 조각을 같은 방식으로 계속 이어 붙인 것.

분자	조각	잇는 결합	이 논문에서
핵산	뉴클레오타이드	인산다이에스터	DNA · mRNA · siRNA · gRNA · Xenium 프로브
단백질	아미노산 20종	펩타이드	DDX54 · STAT3 · CD38 · CD47 · 항체
당	단당	글리코사이드	리보스(RNA·ATP·NAD⁺) · 세포표면 당사슬
지질	— (사슬이 아니다)	—	세포막 · 리포펙타민의 양이온성 지질

High school생명이 쓰는 재료는 네 가지뿐입니다

세상에 화합물이 수천만 가지인데, 생명이 쓰는 주요 재료는 놀랍게도 넷입니다.

이름	조각	무엇을 하나
당 (탄수화물)	단당류	에너지 · 표지
지질	—	막을 만든다
단백질	아미노산 20가지	거의 모든 일
핵산 (DNA·RNA)	뉴클레오타이드 4가지	정보

셋은 사슬이다 — 조각을 이어 붙인 것

사슬이라는 게 왜 중요한가

순서에 정보를 담을 수 있기 때문입니다.

글자 스물넷으로 모든 문장을 만들 수 있듯, 아미노산 20가지로 모든 단백질을 만듭니다.

부품은 적고 순서는 무한하다

그런데 지질만 다릅니다

note 가 "지질만 사슬이 아닙니다" 라고 짚습니다.

지질은 조각을 이어 붙인 것이 아니라 기름 성질로 묶인 잡다한 무리입니다.

지질은 구조가 아니라 성질로 묶인 이름이다

그리고 그 성질이 소수성이죠(3강). 그래서 물에서 저절로 두 겹으로 늘어섭니다.

막이 저절로 만들어진다는 것

아무도 설계하지 않았는데 물이 밀어내는 힘만으로 세포막이 만들어집니다. 3강의 소수성 효과가 여기서 열매를 맺어요.

High school논문에서 넷이 각각 어디에 나오나

이 논문에서 네 가지가 어떻게 등장하는지 보면 왜 다 배워야 하는지 알게 됩니다.

분자	논문에서	몇 강
핵산	DDX54 유전자 · RNA-seq · 가이드 RNA	7~9강
단백질	DDX54 · 항체 · 웨스턴블롯	10~12 · 17강
당	세포 표면의 CD 표지자들	—
지질	세포막 — 모든 막단백질이 여기 박혀 있다	3 · 11강

CD47 · CD38 · PD-L1 은 전부 막에 박힌 단백질이다

'막에 박혀 있다' 가 왜 중요한가

/immunology 9강에서 CD38 이 ectoenzyme 이라고 했죠 — 세포 바깥쪽을 향한 효소요.

그러니 세포 밖의 NAD⁺ 를 부술 수 있습니다. 안에 있었다면 못 했겠죠.

단백질이 어디 있느냐가 무엇을 할 수 있는지를 정한다

그리고 그것이 약을 만들 수 있게 합니다

세포 밖에 있는 표적은 항체로 막을 수 있습니다. 항체는 크고 극성이라 막을 못 통과하거든요.

표적 위치	쓸 수 있는 약
세포 밖 (막 표면)	항체 ✔ · 저분자
세포 안	저분자만 (막을 통과해야)

PD-1 · CD47 · CD38 이 전부 항체 약이 있는 이유가 이겁니다. 밖에 있으니까요.

화학적 위치가 약의 종류를 정한다

사슬은 방향이 있습니다

핵산

5′ → 3′. 그래서 서열을 적을 때 방향을 밝힙니다. /py 3강의 역상보가 이 방향 때문이에요.

단백질

N 말단 → C 말단. 리보솜이 이 방향으로 만듭니다.

방향이 있다는 것은 같은 조각을 반대로 늘어놓으면 다른 분자라는 뜻입니다.

High schoolkDa — 단백질의 무게 단위

코드가 DDX54 는 약 881 아미노산, 대략 100 kDa 이라고 합니다. 이 단위를 알아 둡시다.

1 Da(달톤) = 수소 원자 하나쯤의 질량

계산이 아주 간단합니다

아미노산 하나의 평균 질량이 약 110 Da 입니다.

881 × 110 ≈ 97,000 Da = 약 97 kDa

그래서 "대략 100 kDa" 입니다. 아미노산 개수만 알면 암산으로 무게가 나와요.

왜 이걸 알아야 하나 — 웨스턴블롯

웨스턴블롯은 단백질을 크기로 갈라 띠를 찍는 실험입니다. 그러면 어느 높이에 띠가 나와야 하는지를 미리 알아야죠.

기대 위치	실제 띠	읽기
100 kDa	100 kDa 에 있다	맞다 ✔
100 kDa	50 kDa 에 있다	잘렸거나 다른 단백질
100 kDa	200 kDa 에 있다	이합체이거나 변성이 덜 됐다

예상 위치를 모르면 띠가 나와도 못 읽는다

그리고 이게 대조군의 근거가 됩니다

논문이 "DDX54 밴드가 사라졌다" 고 하려면 원래 어디에 있어야 하는지를 알아야 합니다.

그러니 아미노산 개수 → 무게 → 띠 위치 라는 사슬이 실험 해석의 기본이에요.

간단한 계산 하나가 결과를 읽는 눈이 된다

DDX54 는 약 881 아미노산 — 대략 100 kDa 근처입니다.

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# 사슬 하나를 이어 붙이면 물이 빠진다 — 축합
조각수 = 100
물분자 = 조각수 - 1          # 결합 하나마다 H2O 하나가 빠진다

아미노산_평균 = 110          # Da
펩타이드결합_손실 = 18       # H2O

무게 = 조각수 * 아미노산_평균 - 물분자 * 펩타이드결합_손실
print(f"아미노산 {조각수}개를 이으면")
print(f"  단순 합계 : {조각수 * 아미노산_평균:,} Da")
print(f"  빠진 물   : {물분자}개 x {펩타이드결합_손실} = {물분자 * 펩타이드결합_손실:,} Da")
print(f"  실제 무게 : {무게:,} Da  ({무게/1000:.1f} kDa)")
print()
print("웨스턴블롯의 kDa 눈금이 이 계산에서 나온다.")

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네 가지 생체분자 가운데 '조각을 이어 붙인 사슬' 이 아닌 것은?