모티프

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[ Motif ]

단백질의 2차구조에는 알파 나선구조(alpha-helix)와 베타 병풍구조(beta-sheet)가 있으며, 이 외에도 단백질은 랜덤 코일(random coil) 형태의 구조를 가질 수 있다. 이들 알파 나선구조(alpha-helix), 베타 병풍구조(beta-sheet), 랜덤 코일(random coil) 형태가 조합되어 특징적인 단백질 구조를 만들 때, 이것을 모티프(motif)라 한다. 모티프는 단백질이 아니고 단백질의 일부로 특징적인 구조를 말하며, 단백질의 기능에 영향을 준다. 구조 모티프(structural motif) 혹은 초2차구조(super secondary structure)라고도 한다.

모티프가 흔하게 사용되는 단백질은 전사인자(transcription factor)로 전사인자의 단백질 구조를 분석했을 때, 매우 다양한 구조가 발견되었지만 4종류의 모티프가 매우 흔하다는 것이 밝혀 졌다. 전사인자에서 흔하게 사용되는 모티프는 다음과 같다.

1) 나선 회전 나선 구조(Helix Turn Helix, HTH)를 가진 전사인자

많은 원핵 생물(prokaryote)에서 발견되며, 나선 회전 나선 구조(HTH)의 한 알파 나선 구조는 DNA의 넓은홈(major groove)과 결합하고, 다른 알파 나선 구조는 DNA의 좁은홈(minor groove)과 결합한다. 알파 나선 구조에 있는 아미노산 서열은 DNA의 특정 서열과 수소결합을 이루어서 인식하게 된다. lac 오페론에서 사용되는 lac 억제제(lac repressor)가 나선 회전 나선 모티프를 가지는 전사 인자이다.

2) 아연 손가락(Zinc finger)를 가진 전사인자

호르몬과 결합하는 핵수용체(nuclear receptor)를 포함하여 진핵생물(eukaryote)의 다양한 전사인자에서 발견되는 모티프이다. 아연 이온과 시스테인(cysteine) 혹은 히스티딘(histidine) 아미노산이 결합하여 안정적인 고리 모양을 만들어내는 구조이다. 손가락 구조는 2개에서 9개까지 반복적으로 존재한다(그림 2) .

그림 2. 아연 손가락(zinc finger) 모티프의 구조 (출처: 한국분자·세포생물학회)

3) 염기성 나선 고리 나선(basic helix loop helix, bHLH)를 가진 전사인자

진핵생물의 발생과정에 관여하는 많은 전사인자에서 발견되며, 주로 이량체(dimer)를 만드는데 관여한다. 두 개의 나선구조는 구조화되지 않은 고리로 나뉘어지며, 두 개의 나선이 각각 독립적으로 작용한다. 근육의 발생에 관여하는 MyoD 단백질이 대표적인 염기성 나선 고리 나선 구조를 가지는 단백질이다.

4) 염기성 류신 지퍼 (basic leucine zipper, bZIP) 구조를 가지는 전사인자

이량체(dimer)를 이루는 전사인자에서 흔히 발견되는 모티프로 아미노산 서열중 7개 아미노산 마다 류신(leucine)이 나와서 이량체를 이루는 상대 단백질의 류신과 결합을 하게 된다. 지퍼 부분과 가까이 있는 아미노산은 양극(positive)인 아미노산들로 DNA와 결합하는데, 사용된다. 염기성 류신 지퍼(bZIP) 모티프와 염기성 나선 고리 나선(bHLH) 모티프는 이량체를 형성하는데, 동종이량체(homodimer)와 이종이량체(heterodimer)를 구성할 수 있다.

참고문헌

1. George Plopper (2015) Principles of Cell Biology 2nd Edition

2. Lynn Cassimeris et al (2010) Lewin's Cells 2nd Edition

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목차

모티프의 기본구조

모티프를 가진 전사인자

관련용어

참고문헌