신약의 탄생이란 책을 읽은 후 유비퀴턴-프로테아좀 단백질 분해시스템에 알게 되었고 내가 단백질에 대해 그동안 너무 단순하게 생각해 왔다는 생각이 들어 단백질에 대해 자세히 알아보고자 책을 읽게 되었다.
우선 이 책을 통해서 생명과학 분야에 대한 개념을 알게 되었다. 생명과학은 분자를 중심으로 연구하는 구조생물학, 생화학, 분자생물학, 분자유전학 분야가 있고 조직이나 개체로서의 생명활동이나 병리를 다루는 면역학, 병리학, 발생학, 형태학으로 구분된다는 사실이다. 이와 함께 새로운 개념인 스트레스 단백질과 분자샤프롱에 대한 새로운 개념을 알게 되었다. 단백질은 언제나 변성의 위험이 있는데 일단 변성된 단백질이 위기에 처했을 때 그것을 스스로 지키기 위해 스트레스 단백질이 작용하고 이러한 스트레스 단백질은 열충격, 수은, 카드뮴과 같은 중금속을 함유한 유독물질, 저산소나 활성산소 등의 산화 스트레스, 포도당 부족이나 허혈 등과 같이 이상한 단백질을 만들어 낼 만한 병적상태일 때 일반적으로 만들어진다. 스트레스 단백질은 여러 종류가 있는데 대부분 분자샤프롱과 겹치며 ‘보호자 역할’을 한다. 즉 분자샤프롱과스트레스 단백질은 작용이 거의 똑같은데 평상시에 만들어져 기능하는 것을 분자 샤프롱이라 부르고 스트레스 하에 재빨리 유도되는 것을 스트레스단백질이라 부른다. 분자샤프롱은 세가지 방법으로 작동하는데 첫째, 격리형은 GroEL/GroES와 같이 변성되거나 잘못 접힌 단백끼리 응집하지 않도록 한 분자씩 바구니 안으로 격리시켜 접는 방법이고 둘째, 결합해리형은 HDP70 경우처럼 변성 단백질과 직접 결합함으로써 소수성 부분을 막아버리고 변성 단백질과의 사이에서 결합해리를 반복하여 자발적으로 접히기를 기다리는 방법이라고 한다. 세 번째 ‘바늘귀에 실꿰기형’은 HSP104처럼 고리 모양을 한 분자 샤프롱의 구멍에 변성 또는 응집된 폴리펩티드를 통과시킴으로써 뒤엉킨 폴리펩티드의 실을 풀어 다시 접힐 기회를 주는 것이다. 이렇듯 정교한 시스템을 통해 우리 몸의 단백질이 섬세하게 보호되고 있다는 사실을 알게 되었다.
독서 후 깨달은 점>
단백질은 대단히 개성이 풍부한 존재라는 사실이다. 아미노산의 배열의 차이는 구조와 기능의 차이로 나타나며 표정과 작용도 그야말로 천차만별이라는 사실이다. DNA가 오로지 암호를 복사하거나 읽어내는 조용한 독서파라면, 단백질은 자신의 몸을 제공하여 실제로 다양한 노동에 종사한다고 볼 수 있고 모든 생명 활동에 필수적이라고 한다. 세포라는 눈에 보이지 않는 그야말로 마이크로 코스모스의 세계지만 너무나 정교하게, 그리고 너무나 훌륭하게 만들어져 있다는 사실은 매번 놀라는 사실이지만 이번에도 놀라지 않을 수 없었다.
이번에 분자 샤프롱을 공부하면서 변성된 단백질이 응집체를 만드는 ‘접힘이상병’의 개념을 알게 되었다. 백내장은 크리스탈린이 변성되어 수정체가 혼탁해지는 것이고 낭포성섬유증은 염소이온채널이상, 마르팡증후군은 피브린, 골형성부전증은 I형 콜라겐, 알츠하이머병은 아일로이드 β 단백질 등의 단백질이 관여한다는 사실이다. 향후 이런 단백질 이상에 의한 병에 대해 알아봐야겠다.