구조단백질

단백질은 아미노산들이 펩타이드 결합(peptide bond)으로 연결된 생체고분자물질이며, 자연에 존재하는 단백질은 대략 20여 종의 아미노산들의 다양한 공유결합으로 구성된다. 생물체 내에서 단백질은 만능이라 해도 좋을 정도로 다양한 사용처를 가진다. 단백질은 크게 구조단백질과 비구조단백질 두 종류로 나뉜다. 일반적으로 구조단백질은 생체의 구조를 이루고 있는 단백질이며, 대개 긴 섬유(fiber) 모양으로 이루어져 있으며 구조를 유지하거나 힘을 필요로 하는 곳에 사용된다. 비구조단백질은 많은 경우 구형으로 이루어 졌으며, 세포 내에서 효소작용, 신호전달, 리간드 결합 등의 특정한 기능을 수행한다.

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엑틴. 엑틴필라멘트는 각각의 엑틴 단백질의 소단위들이 조직화된 것을 보여주고 있다. (출처: doi: 10.2210/rcsb_pdb/mom_2001_7)

대표적인 구조단백질로는 고등동물의 근육과 같이 몸을 구성하는 역할을 하는 액틴(actin) 단백질이 있다. 액틴은 미생물에서도 중요한 구조단백질이다. 액틴은 세포골격에서 미세섬유를 이루는 구형의 소단위체로서 그림에서 보는 바와 같이 각각의 구형의 소단위체들이 조직화되어 섬유모양의 필라멘트를 이루고 있다.  

진핵세포에서 DNA 사슬을 감아 뭉치고 2차적 유전정보를 저장하는 히스톤도 구조단백질이다. 고등동물의 연골과 같은 결합조직을 이루는 주요 성분인 콜라겐(collagen)과 엘라스틴(elastin)도 구조단백질이며, 털, 깃털, 손발톱 등의 주요 성분인 케라틴(keratin)도 대표적인 구조 단백질이다. 세포골격을 이루고 있는 튜불린(tubulin)도 대표적인 구조단백질이다.

즉, 구조단백질은 생물의 기본적인 DNA 복제에서부터 생물의 외형 형성에 이르기까지 생명의 정수이자 필수 요소, 생명체의 거의 모든 것으로 작용하는 물질이다. 또한 원핵생물과 진핵생물에서 단백질을 합성하며 세포질에 존재하는 라이보좀도 소단위체(small subunit)와 대단위체(large subunit)가 모여 라이보좀 전체를 이루고 있다. 라이보좀은 rRNA와 라이보좀 단백질로 구성이 되어 있는데, 이들 소단위체와 대단위체에 존재하는 라이보좀 단백질은 대표적인 구조단백질이다. 대체적으로 식물이나 동물에 비해 복잡한 구조를 가지고 있지 않은 단세포 미생물은 구조단백질이 다른 세포에 비해 많이 요구되지 않는다.

다음은 미생물에서 발견이 되는 대표적인 구조단백질을 몇 가지 열거하였다.

30 nm 염색질 섬유의 모델. 이 모델에서 30nm의 섬유는 개개의 뉴클레오좀들에 의해 형성된 솔레노이드, 또는 나선형으로 나타난다. 뉴클레오좀들은 인접한 히스톤 H1 분자들 사이의 접촉을 통해 결합한다. ()

미생물, 원핵생물, 진핵생물, rRNA, 진핵세포, 염색체, 세포골격, 바이러스, 라이보좀

김준/고려대학교

이진원/한양대학교