단백질 2차구조, 알파 나선구조와 베타 병풍구조의 차이점

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  단백질 2차 구조  - The Alpha Helix, The Beta Sheet 

단백질 구성단위는 Amino Acid(아미노산)이라는 유기물이며, 이 아미노산의 종류는 총 20가지다. 이 아미노산의 펩티드 결합 (아미노산과 아미노산을 연결)으로 형성된 분자가 단백질이며 이 단백질의 구조는 크게 4차로 나눠진다. 1차구조(Primary Structure)는 여러개의 아미노산이 펩티드 결합으로 선으로 이어진 아미노산 결합체(폴리펩티드, 즉 아미노산끼리의 고리처럼 결합)다.  

The Secondary structure(2차구조) 는 펩티드 결합에서 결합 각도에 따라 선이 꼬이게 되는데 (folding) 꼬인모양에 따라 Alpha Helix(알파 나선구조), Beta Sheet (베타 병풍구조)로 나눌 수 있다.

 

 

 

(A), (B)에서 파란색 원자는 N(nitrogen), 검은색 원자는 alpha carbon(역할: Amino group, H, Carboxyl group 연결), 회색원자는 Carbon 한다. (B)에서 이렇게 파란색-검은색-회색 원자가 하나 이렇게 3개가 한 조로 아미노산 하나를 말하며, 꼬임 1회(turn)당 3.6개의 아미노산(amino acid)가 구성된다.  

(A)는 Polypeptide Backbone을 보여주는 그림인데 즉, 나선구조로 왜 되어있는지 보여주는 내용이다. 더 설명하자면, 나선은 NH (Amino group)와 C=O(Carboxyl group)간의 hydrogen bond로 안정화되어있다고 볼 수 있는데 그 모습이 나선형이다. 여기서 빨간색 선으로 되어있는게 바로 H-bond를 의미한다.   

 

 

 

 

 

각각의 원자가 의미하는거는 위에 알파 나선구조와 같으며, (B) 그림 3줄 맨 오른쪽 아래, 파란-검정-회색이 한개조로 1번 그룹이다. 이렇게 오른쪽, 아래에서 위로 올라가고, 다시 계속 연결되어 중간선(위에서 아래로 내려오고)으로, 계속 연결되어 맨 왼쪽 아래에서 위로 올라가는 모습이다. 처음 파란색 원자인 N으로 시작해서, 마지막 회색원자 C로 이어진다.

 

 

 

Alpha Helix & Beta Sheet 차이점

2차구조에서 알파 나선구조와 베타 병풍구조가 모양에서의 차이도 있지만 모양차이가 만들어지게 된건 바로 H-bonding때문이다.

In Alpha helix, such a hydrogen bond is formed exactly every 4 amino acid residues, and every complete turn of the helix is only 3.6 amino acid residues.  In Beta Sheet, however, a hydrogen bond is formed between amino acids in different strands.  

출처: http://chemwiki.ucdavis.edu/Biological_Chemistry/Proteins/Protein_Structure 

 

위에는 알파 나선구조이다. 전에 설명했듯 H-N, C, C=O 이게 한 조로 아미노산이 되는데, 1번의 한 조는 5번의 한 조와 Hydrogen Bond를 하고있다란 뜻이다. 2번 조는 6번 조와, 3번은 7번조와....

즉, 4개의 차이를 두고 수소 결합을 하고 있다.

 

 

 

 

 

반면 베타 병풍구조에서의 H- bond는 각각 다른 선(different strands)끼리 이뤄지고 있다.

그림을 보면 쉽게 이해갈듯-