Lesson 17 of 20

RMSF 와 경첩 잔기 — 어디가 흔들리나

Fig. 8b·c · 최대 요동 209·210·212–215·256·344·345 · 경첩 195·221·274·310·322·332·361

RMSF(Root Mean Square Fluctuation)는 잔기마다 계산합니다. 그 잔기가 궤적 내내 평균 위치에서 얼마나 벗어났는지를요.

RMSD

가로축 = 시간
계 전체가 얼마나 변했나

RMSF

가로축 = 잔기 번호
어느 부분이 유연한가

논문의 결과를 그대로 옮기면 — 앞쪽 절반은 요동이 작고(약 0.1 nm), 뒤쪽 절반이 크게 흔들렸습니다.

High school누가 사진에서 흔들렸나

RMSD 가 "단체사진 전체가 얼마나 흔들렸나" 라면, RMSF 는 "누가 흔들렸나" 입니다.

	가로축	답하는 물음
RMSD	시간	전체가 언제 얼마나 변했나
RMSF	잔기 번호	어느 부분이 유연한가

둘은 같은 궤적을 다른 방향으로 자른 것입니다. 하나는 시간축으로, 하나는 잔기축으로요.

/fold 8강과 이어지는 셀입니다. 모든 흔들림이 주형 없는 구간에 있습니다.

Python Runs in your browser

import pandas as pd

r = pd.read_csv("dock_residues.tsv", sep="\t")
hot   = r[r.role == "최대 요동"].residue.tolist()
hinge = r[r.role == "경첩"].residue.tolist()

print("최대 요동 잔기:", hot)
print("경첩 잔기    :", hinge)
print()

# /fold 8강: 주형이 덮은 곳은 1~194
cover = 194
print(f"주형이 덮은 구간: 1 ~ {cover}")
print()
print("최대 요동 잔기 중 주형 밖:", [x for x in hot if x > cover],
      f"({sum(x > cover for x in hot)}/{len(hot)})")
print("경첩 잔기 중 주형 밖    :", [x for x in hinge if x > cover],
      f"({sum(x > cover for x in hinge)}/{len(hinge)})")
print()
print("→ 흔들린 곳과 지어낸 곳이 정확히 겹칩니다.")

유연성인가, 모델의 오차인가

논문은 이렇게 해석합니다 — "나선과 병풍 영역의 움직임이 적다는 것은 고리 영역이 단백질 구조에 유연성을 준다는 것을 보여 준다."

맞는 말입니다. 다만 다른 해석도 똑같이 가능합니다 —

"주형 없이 지어낸 구간이 물리적으로 말이 안 되는 자리에 있어서, MD 가 그것을 풀어내며 크게 움직인 것"

두 해석은 같은 그림을 냅니다. 구별하려면 —
· 실험 구조(있다면)의 B-factor 와 견준다
· 여러 초기 구조로 반복해 같은 자리가 흔들리는지 본다
· 흔들림이 줄어드는지 본다 (오차 풀림이면 줄어든다)

논문은 셋 다 하지 않았습니다. 그래서 어느 해석도 배제되지 않습니다.

그림을 다시 그려 보면 회색 구간(주형 없음)에 모든 특징이 몰려 있습니다.

Python Runs in your browser

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

rng = np.random.default_rng(101)
n = 388
res = np.arange(1, n+1)

# 논문 기술대로 만들어 봅니다: 앞쪽 0.1 nm, 뒤쪽 크게, 특정 잔기에서 뾰족.
rmsf = np.where(res <= 194, 0.10, 0.22) + rng.normal(0, 0.02, n)
for r0 in [209, 210, 212, 213, 214, 215, 256, 344, 345]:
    rmsf[r0-1] += 0.30
for r0 in [195, 221, 274, 310, 322, 332, 361]:
    rmsf[r0-1] -= 0.09
rmsf = np.clip(rmsf, 0.03, None)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(7.6, 3.2))
ax.plot(res, rmsf, lw=0.9, color="#3d5a80")
ax.axvspan(195, 388, alpha=0.10, color="#999")
ax.text(291, rmsf.max()*0.95, "no template (/fold 8강)",
        ha="center", fontsize=8, color="#666")
for r0 in [195, 221, 274, 310, 322, 332, 361]:
    ax.plot([r0], [rmsf[r0-1]], marker="v", ms=5, color="#8a9a5b")
ax.set_xlabel("residue"); ax.set_ylabel("RMSF (nm)")
ax.set_title("Fig. 8b — fluctuation lives where the template did not")
plt.tight_layout()
plt.show()
print("초록 삼각형이 논문이 '경첩' 이라 부른 잔기들입니다 —")
print("흔들리는 고리들 사이에서 상대적으로 덜 움직이는 자리예요.")

High school경첩이란 무엇인가

문을 열면 문짝은 크게 움직이는데 경첩은 제자리입니다. 대신 움직임의 축이 되죠.

단백질에서도 같습니다. 크게 흔들리는 고리들 사이에 덜 움직이는 잔기가 있고, 그 자리를 축으로 양쪽이 움직여요.

경첩이 왜 중요한가요?

경첩을 돌연변이시키면 단백질 전체의 움직임이 바뀝니다. 그래서 약의 표적이 되기도 해요 — 활성부위가 아닌 곳을 노리는 알로스테릭 약물이 이런 자리를 씁니다.

비유가 깨지는 자리

문 경첩은 설계된 부품이지만, 단백질 경첩은 결과적으로 그렇게 보이는 자리입니다. 궤적이 바뀌면 경첩 위치도 바뀔 수 있어요.

High school여기까지 한 줄로 — 그리고 퀴즈의 함정

같은 자료에 두 설명이 다 맞으면, 아직 아무것도 증명되지 않았다.

퀴즈 두 번째가 배제할 수 없는 대안을 묻습니다.

해석	논문의 것?
고리가 원래 유연하다	✅ 논문의 해석
지어낸 구간의 오차를 MD 가 풀어내는 중이다	❌ 논문에 없음

두 해석이 같은 그림을 냅니다. 그림만으로는 못 가릅니다.

가르려면?

반복 계산을 하거나, 실험 구조의 B-factor 와 견주거나, 흔들림이 시간이 갈수록 줄어드는지 보면 됩니다 (오차 풀림이면 줄어듭니다).

논문은 셋 다 안 했어요. 그래서 어느 해석도 배제되지 않습니다.

🤔 Check yourself

RMSF 가 RMSD 와 다른 점은?

🤔 Check yourself

논문의 RMSF 결과에 대해 배제할 수 없는 대안 해석은?