11. ProtParam 의 수치 여섯 — 계산과 표 조회 · 정교수의 mRNA백신 디자인 첫걸음 II

논문은 ProtParam 에 구조물을 넣고 여섯 줄을 받아 적었습니다. 전부 같은 표에 나란히 찍혀 나옵니다.

항목	값
길이	419 아미노산
분자량	44.37 kDa
등전점	9.56
불안정 지수	25.81
지방족 지수	70.31
반감기	포유류 30시간 · 효모 >20시간 · 대장균 >10시간

나란히 있으니 같은 종류로 보입니다. 그런데 뒤에서 하는 일이 전혀 다릅니다.

세 갈래로 나뉜다

🧮

세는 것

길이 · 분자량. 원자를 세면 나온다. 논란의 여지가 없다

📐

푸는 것

등전점. 방정식을 풀어서 얻는다. pK 값을 어느 표로 쓰느냐에 조금 흔들린다

📖

찾는 것

불안정 지수 · 지방족 지수 · 반감기. 옛 논문의 표를 조회한다

셋째 갈래가 특히 중요합니다. 표를 찾는 값은 그 표를 만든 실험이 무엇이었는지까지 알아야 뜻을 압니다.

여섯 수치를 눌러 보세요. 각각이 어디서 오는지, 무엇을 바꾸면 움직이는지 따라갑니다.

불러오는 중…

불안정 지수는 이합체 가중치 표를 더한 값입니다. 표를 만든 실험은 대장균이었습니다.

Python 브라우저에서 실행

# 불안정 지수(instability index)는 어떻게 나오는가.
# Guruprasad 1990 의 이합체(dipeptide) 가중치 표를 쓴다.
# 여기서는 원리만 보인다 - 표 전체는 싣지 않는다.

print("불안정 지수의 계산 얼개")
print("-" * 52)
print("  1. 서열을 이웃한 두 글자씩(이합체) 쪼갠다")
print("  2. 이합체마다 정해진 가중치를 표에서 찾는다")
print("  3. 다 더하고 길이로 나눈 뒤 10 을 곱한다")
print()

seq_head = "GIGDPVTCLK"
pairs = [seq_head[i:i + 2] for i in range(len(seq_head) - 1)]
print("예: 앞 10글자", seq_head)
print("   이합체", len(pairs), "개 ->", " ".join(pairs))
print()
print("419잔기면 이합체는", 419 - 1, "개")
print()
print("판정 기준 (Guruprasad 1990)")
print("   40 미만 -> '안정'        40 이상 -> '불안정'")
print("   논문 값 25.81 -> 안정 쪽")
print()
print("주의: 이 기준은 대장균에서 반감기를 잰 단백질 표본에서 나왔다.")
print("사람 세포 안의 백신 단백질에 그대로 옮겨 붙일 근거는 약하다.")

지방족 지수 70.31 은 무엇인가

Ikai 1980 이 만든 값입니다. 곁사슬이 기름진 아미노산이 얼마나 많은지를 재는 지수이고, 식은 이렇습니다.

AI = X_Ala + 2.9 · X_Val + 3.9 · (X_Ile + X_Leu)

X 는 각 아미노산의 몰 백분율입니다. 발린은 알라닌의 2.9배, 아이소류신과 류신은 3.9배로 셉니다 — 곁사슬 부피에 대략 비례합니다.

높을수록 열에 잘 견딘다고 알려져 있습니다. 다만 이것도 구형 단백질 표본에서 나온 경험칙이고, 이어 붙인 인공 구조물에 그대로 쓸 근거는 따로 없습니다.

직접 계산해도 논문 값 언저리가 나옵니다. 식이 공개되어 있으니 검산되는 값입니다.

Python 브라우저에서 실행

# 지방족 지수를 직접 계산해 본다.
import json

parts = [
    "GIGDPVTCLKSGAICHPVFCPRRYKQIGTCGLPGTKCCKKP", "EAAAK",
    "MEAAYTASL", "AAY", "LASFAAIPF", "AAY", "LPYFHNINY", "AAY",
    "IPTNFSFGL", "AAY", "KTYSNITIA", "AAY", "TYSNITIAM", "AAY",
    "VQMTFVISV", "AAY", "VSIPTNFSF", "HEYGAEALERAG",
    "YFHNINYYSVIPRSP", "GPGPG", "TTARIKKIYPAFVLG", "GPGPG",
    "TIVISPTTTARIKKI", "GPGPG", "RYVAMDVKFENITTK", "GPGPG",
    "ISPTTTARIKKIYP", "GPGPG", "WTAGLASFAAIPFAQ", "GPGPG",
    "LYFFHVGYQPTALIN", "HEYGAEALERAG",
    "SDGQSASMTERVQMTF", "KK", "FPLSMASYLRPGSTGP", "KK",
    "SMTERVQMTFVISVTF", "KK", "DVESGVYSVSSFEAKS", "KK",
    "PGSTGPTAEFNYRQDF", "EAAAK", "AKFVAAWTLKAAA", "EAAAK", "TGALLAAGAAA",
]
seq = "".join(parts)
n = len(seq)

xa = seq.count("A") / n * 100
xv = seq.count("V") / n * 100
xi = seq.count("I") / n * 100
xl = seq.count("L") / n * 100

ai = xa + 2.9 * xv + 3.9 * (xi + xl)

print("몰 백분율")
print("  Ala %5.2f%%   Val %5.2f%%   Ile %5.2f%%   Leu %5.2f%%" % (xa, xv, xi, xl))
print()
print("지방족 지수 = A + 2.9*V + 3.9*(I+L)")
print("            = %.2f + 2.9*%.2f + 3.9*(%.2f+%.2f)" % (xa, xv, xi, xl))
print("            = %.2f" % ai)
print()
print("논문 값 70.31")
print("가까운가:", abs(ai - 70.31) < 1.5)

같은 표에 찍힌다고 같은 종류가 아니다

이 강의 요점을 한 줄로 줄이면 이렇습니다.

출력이 나란하다고 근거가 나란하지 않다

ProtParam 의 화면은 여섯 줄을 똑같은 서체로 똑같은 간격으로 찍습니다. 그 화면을 그대로 표로 옮기면, 읽는 사람은 여섯 값이 같은 성격이라고 받아들입니다.

논문의 Results 2절이 정확히 그렇게 적혀 있습니다. 틀린 것은 없지만, 어느 값이 어떤 종류인지는 독자가 따로 알아내야 합니다.

🤔 확인 문제

ProtParam 의 여섯 수치를 성격으로 나누면?

🤔 확인 문제

불안정 지수 25.81 을 읽을 때 주의할 점은?