패밀리 단백질 – Protein family

패밀리 단백질(protein family)는 진화학상 서로 관계된 단백질들의 모임을 말합니다. 그리고 같은 단백질에서 파생된 여러 단백질들을 상동단백질(homologs)이라고 부릅니다. 한 단백질이 세대를 거치면서 일어나는 미미한 돌연변이에 의해 상동단백질들이 나타나게 됩니다. 상동단백질인지 아닌지를 알 수 있는 근거로 아미노산 배열의 유사성과 3차원 구조의 유사성을 들 수 있습니다. 사실 두 유사성은 서로 따라오게 되어있기는 합니다.
그래서 구조적 유사성이나 기능적 유사성은 측정하기 힘들기 때문에 아미노산 배열을 측정해서(sequence alignment 방법을 씁니다;) 단백질간 유사성을 찾아냅니다.
일반적으로 가까운 관계인 단백질일수록 아미노산 배열의 유사성과 3차원 구조의 유사성이 높아집니다.

어떤 단백질들의 아미노산 배열의 동일성(identity)가 50%가 넘을 경우 그 단백질들을 패밀리 단백질이라고 합니다.  그리고 패밀리간 동일성이 30~40% 되는 경우에 두 패밀리에 초패밀리(superfamily) 관계가 성립합니다.

이렇다 보니 30%이상의 동일성을 가지는 단백질들은 모두 구조가 비슷할 거라고 생각하게 됩니다. 하지만 그런 높은 동일성이 비슷한 3차원 구조를 가지게 한다고 확신할 수는 없습니다.

상동단백질들의 관계는 가지 모형(tree diagram)으로 쉽게 파악할 수 있습니다. 예를 들어서 글로빈(globin) 계열의 단백질들인 헤모글로빈(hemoglobin), 미오글로빈(myoglobin) 과 상동관계에 있는 많은 박테리아나 식물, 동물에 있는 단백질은 모두 산소와 결합하는 단일 단백질을 조상으로 하고 있습니다. 이 단백질이 세대를 거치면서 지속적으로 변형되어 근육에서 산소를 저장하는 미오글로빈이나 4개 단백질이 모여있는 헤모글로빈 등을 만든 것입니다.

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