흐느적거려도 상관없다 지킬것만 지켜다오

…..무슨 괴랄한 윤리켐페인 같은 제목이지만 일단 제목은 잊어주시져.

흔히 업자가 아니라면 잘 느끼지 못하는 것이지만 ‘단백질은 일차구조-이차구조-삼차구조-사차구조로 나뉘거던요’ 하는 것은 매우 교과서적인 이야기. 생물종에 따라서 틀리지만 대개의 진핵생물의 단백질 중에서 약 30-40% 는 특별한 이차구조를 가지지 않고 걍 흐느적거리는 부분, 업자용어로 intrinsically disordered proteins 이라고 보면 된다. 물론 단백질 전체가 이렇게 부정형의 구조를 가지고 흐느적 (되게 좋아하네 흐느적 소주깠냐) 거리는 경우도 있지만 진핵생물에서 많이 보이는 멀티도메인 단백질의 경우에는 몇가지 고정된 3차구조를 가지는 영역들도 있지만 중간에는 와장창 흐느적적하는 부분으로 이어져있는 경우도 많다.

그렇다면 여기까지 읽으신 대학생물학 1학년 정도 지식을 가진 조낸 똑똑한 분은 ‘아항, 진핵생물 지놈의 대다수가 단백질을 코딩하지 않는 인트론인것처럼, 단백질 내부에도 그런 잉여쉑히같은 영역이 있다 이거죠? 아무짝에도 쓸모가 없는 흐느적거리는 부분은 우리의 웬수 웬수를 죽입시다’ 하실듯.

바뜨…여기서 내가 흐느적거린다고 했지 아무 쓸모도 없다고 하진 않았거던요? 잠깐 설명을 들으삼.

세포내에서 단백질은 효소와 같이 독자적으로 저분자 물질과 반응하여 다른 물질을 만들어 내는경우도 많지만, 대개의 경우 서로 다른 단백질과 결합하여 ‘뭔가’ 를 한다. 즉 특정한 단백질의 기능을 조절하는 기작일 수도 있으며, 아니면 액틴 지가 하는 단백질 깔때기 돋네과 같은 세포구조를 유지하는 구조단백질의 경우에는 단백질의 레종데뜨르 걍 존재의의라고 해라 어차피 너 불어 모르잖냐너 스펠도 모르지 자체가 단백질끼리 서로 액틴액틴하고 붙는 것. 즉 단백질-단백질 상호작용은 단백질의 기능과 그 조절에 있어서 매우 중요한데, 여기서 흐느적거리는 부분은 매우 중요한 역할을 한다. 흐느적 흐느적 해야 상대에 잘맞춰 잘붙지 그런거여

가령 몇 가지 예를 구조로 본다면

PDB:2D1K

여기서 파란 것은 액틴, 보라색은 MIM (Missing in Metastasis)라는 단백질에서 액틴 붙는 영역. 제일 밑의 알파힐릭스를 제외하고 나머지 영역은 액틴과 붙지 않을 때는 걍 흐느적흐느적 상태로 존재한다. 그러나 액틴과 붙을때는 정확히 저 영역에 들러붙는다.

PDB:1S70

여기서 회색은 단백질 탈인산효소 1 (Protein Phosphatase 1), 빨간 것은 단백질 탈인산화효소에 결합하여 기질특이성을 결정하는 서브유니트의 하나인 마이오신 타게팅 서브유니트 (MYPT1). 단백질 탈인산효소와 결합하는 영역에는 매우 긴 흐느적흐느적 영역이 있다. 게다가 해당 효소와 결합하느냐 마느냐를 결정하는 시퀀스 영역도 ‘흐느적영역’ 안이다.

즉 이렇게 단백질내부의 disordered region 걍 흐느적이라고 써라 갑자기 영어 좀 쓴다고 유식하게 안본다 은 많은 경우 단백질-단백질 상호작용에서 매우 핵심적인 역할을 하기도 한다는 것.

그렇다면 걍 생각없이 흐느적거리는 영역과 그렇지 않고 단백질 상호작용에 역할을 하는 영역을 어떻게 구분할 수 있을까? 저렇게 구조를 얻으면 가장 확실한 방법이지만, 그렇지 않고 생물정보학적인 방법으로 어느정도 예측이 가능하지 않을까?

그래서 이런 논문이 나온겁니다. 고갱님.

Proteome-Wide Discovery of Evolutionary Conserved Sequences in Disordered Regions

위 연구의 핵심 가설은 다음과 같다.

1. 단백질 내부의 흐느적 영역 중에서 단백질 상호작용에 관여하는 부분이 많이 있으며 아직 발견되지 않은 영역들이 많이 있다.

 2. 생물종에서 서로 다른 단백질이 거의 비슷하게 상호작용을 한다면,  상호작용을 하는 부분은 그렇지 않은 부분에 비해서 보다 잘 보존될 것이다. (상호작용을 하는데 필요한 부분에서 돌연변이가 일어나면 인터렉션 시망…이 될 가능성이 더 높으므로)

3. 흐느적 영역 중에서 단백질 상호작용에 관여하는 부분은 저 위의 예에서 본 것과 같이 약 10 아미노산 정도의 짧은 시퀀스로되어 있을 가능성이 높다.

여기에 착안하여 다음과 같은 생각을 했다.

1. 여러종의 유사생물의 프로테옴 데이터베이스를 뒤져서 이러한 짧은 상동성이 있는 부분들을 슥슥 추려내고

2. 이중에서 단백질 구조예측및 2차구조 예측을 해서 Disorder된 부분만을 고르고 (폴딩이 잘되어 있는 부분에서 보존이 잘된 부분은 관심없다 난 지금 그거 찾는거 아니거던요?)

3. Disorder된 부분 중에서 보존된 부분들을 골라보아여

구체적인 알고리즘은요? 이런거는 바이오인포매틱 전문가에게 묻습니다 고갱님

이들은 효모를 모델로 사용해서 약 5천개 정도 단백질에 대해서 요런식으로 ortholog 모아서 컨져브된 영역 찾고, 이중 흐느적 부분만을 골라냄.

그렇게 해서 발견된 모티프 하나가 단백질 상호작용을 해서 특정 단백질들의 분해를 유도한다는 것을 실험으로 보임

이런 식으로 효모나부랑이에서 보존된 시퀀들은 다른 생물에서도 보존되고, 비슷한 방식으로 단백질간 상호작용이 일어날 수 있다는 주장 그건 너의 생각이고

그리고 hub protein, scaffolding protein은 이런 ‘흐느적거리는 속에서 보존된’ 이런 서열들을상대적으로 많이 가지고 있다는 주장

즉 간단하게 말해서 단백질의 흐느적거리는 영역 중에서도 생물종간 보존되어 있는 영역은 아무래도 단백질간 상호작용 핫스팟이 될 수 있다는 누구나 다 아는 이야기를 쩜 멋있게 생물정보 하는 척 하면서 풀어나간 논문이라는 점에서 의의가 있다고 할까.

1줄 요약  ‘아무리 흐느적거려도 (아미노산) 지킬것만 지키면 짝은 있습니다’

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