단백질의 구조 측정하는 방법

아미노산 분자 구조(출처: pixabay)

단백질은 다양한 아미노산이 3차원으로 결합된 고분자 물질입니다. 이러한 단백질의 입체 구조를 알아내는 방법에 대해 소개하겠습니다.

1. X선 결정 구조 해석

  이 기법은 X선 빔을 단백질 분자로 이루어진 결정에 비추어, 단백질 분자를 구성하는 원자의 3차원 배치를 조사하는 방법입니다.
  X선의 가는 빔을 단백질 분자의 결정에 비추면, X선은 결정 안의 원자에 의해 다양한 방향으로 산란됩니다. 산란된 파동은 서로 간섭해, 다양한 방향으로 강도가 다른 많은 회절 X선으로서 결정으로부터 나옵니다. 회절 X선의 강도와 나오는 방향은 결정 속의 분자의 배열, 그리고 분자를 형성하는 원자의 3차원 배치에 따라 달라집니다. 반대로 가능한 한 많은 회절 X선의 강도와 방향을 측정하면 단백질 분자의 입체 구조를 알 수 있습니다.

 

헤모글로빈 입체구조(출처: wikimedia commons)

2. NMR법

  X선을 이용한 방법에는 단백질 분자가 제대로 정렬된 결정이어야 한다는 단점이 있습니다. 결정이 되기 어려운 단백질도 있어서 이 경우는 NMR법을 사용합니다. 한편 이 방법으로는 분자량이 큰 단백질은 입체구조를 밝히기 어렵다는 문제점이 있습니다.
  강한 자기장 속에 놓인 단백질 분자에 전자기파를 비추면, 단백질 분자를 구성하는 원자의 원자핵이 원자의 종류에 따라 조금씩 다른 파장의 전자기파를 흡수하고, 그다음에는 흡수한 에너지를 전자기파로 방출하는 현상이 일어납니다. 또 같은 종류의 원자에서도 주위에 어떤 원자가 있는가에 따라 흡수 그리고 방출하는 전자기파의 파장이 아주 미세하게 변합니다. 따라서 어떤 파장의 전자기파를 흡수했는가라는 데이터를 바탕으로 해석하면 X선의 해석과 마찬가지로 단백질 분자의 입체 구조를 밝혀낼 수 있습니다.