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[학술] 단백질 구조 결정
회원작성글 초짜연구생(대학원생)
  (2020-08-05 00:34)

단백질 구조학에 관련하여 PDB 데이터베이스를 공부를 하고 있는데 다음의 내용이 너무 이해가 안되서 질문드립니다. 혹시 알고 계신분은 설명 혹은 참고할만한 글을 알려주실수 있을까요? 부탁드립니다...

 

1) PDB의 저장 되어있는 단백질의 구조는 X-ray 결정학으로 대부분 밝혀졌다고 알고 있습니다. 

이때 회절무늬의 좌표 및 강도를 기반으로 단백질의 구조를 컴퓨터로 계산한다고 알고있었고, 이때 전체의 구조를 한번에 계산하는 것으로 이해를 하고 넘어갔었습니다....

그런데 최근에 다시 보니까 asymetric unit 이걸 기반으로 symmetric operation을 적용하여 unit cell을 생성하고 unit cell을 복제해서 전체 structure을 밝힌다고하는데... 왜 이렇게 복잡하게 하는 건가요? 

기껏 회절 무늬를 얻어 놓고서 왜 asymetric unit만 결정하고, 나머지는 컴퓨터로 계산해서 구조를 밝히는 건지가 잘 이해가 안되서 질문드립니다...

 

2) PDB에 보면 대칭 형태를 이루는 단백질도 존재하지만 6URI와 같이 전혀 대칭으로 보이지 않는 단백질의 구조도 있는데 이런 것들은 대체 어떻게 unit cell을 복제해서 예측이 가능한 건가요? 



태그  #단백질   #단백질 구조   #X-ray
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  댓글 2  
회원작성글 SCIENTIST0..(과기인)  (2020-08-05 05:03)
1
질문하신 분은 결정학을 전혀 모르는 분으로 생각됩니다. PDB에는 결정학뿐만 아니라 NMR, cryo-EM으로 규명한 구조도 올라갑니다. 대부분 결정학 데이터이지만 다른 데이터도 상당수 있습니다.

일단 결정이라는 것은 동일한 조각(asymetric unit)이 규칙적으로 쌓여서 생기는 것입니다. 왜 전체구조를 계산안하고 asymetric unit만 하는가 궁금하신 부분은 결정의 정의로 어느정도 이해가 되시리라 믿습니다. 결정이 아니라면 X-ray에 노출시키더라도 회절패턴을 모을 수 없습니다.

asymetric unit안에 눈에 보이는 대칭으로 단백질이 있다면 non-crystallographic symmetry가 있는 것이고, 대칭이 없더라도 해당 결정의 규칙에 따라 단백질은 차곡차곡 쌓여 있는것입니다.

단백질의 구조를 규명한다는 것은 biological unit (monomer / dimer 등)의 구조를 X-ray/NMR/cryo-em을 이용하여 원자단위로 밝히는 것입니다. 위에 질문에 있는 문장 중 "이때 전체의 구조를 한번에 계산하는 것으로 이해를 하고 넘어갔었습니다" 구조 연구에 대해 깊이 생각해 보지 않으신거 같습니다
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회원작성글 통닭값올랐다(과기인)  (2020-08-06 09:05)
2
1. 결정 하나에 대한 '전체' 구조를 파악할 필요도 없으면서 또한 전체 구조를 파악하려고 하면 아마 컴퓨터가 터지지 않을까 싶습니다.

'결정'이라는 자체가 (단백질 기준으로) 단백질+침전제, 버퍼 그외의 첨가제에 의해 인위적으로 결정을 유도하게 되면 ideal하게 격자를 형성하여 결정이 이루어지며 일정한 격자 속에 단백질들이 위치한다는 전제가 있기 때문에 여기에 대한 space group을 정의 내릴 수 있고 일부분만 파악해서 전체를 파악한다는 개념이 말이 되는 것입니다.

전체에서 하나의 결론으로 도출하는 건 의미도 없을 뿐더러 계산에 burden만 생길 뿐입니다.

2.Pymol에서 그 구조의 전체적인 asymmetric unit을 보는 방법이 있었던 거 같았는데 정확한 용어가 잘 기억이 안 나네요. 확대해서 보시면 한 unit cell 내엔 비대칭으로 stacking 되어 있는 것처럼 보여도 전체적으로 봤을 땐 대칭을 이룬다는 걸 확인하실 수 있을 겁니다.

대칭이 성립되지 않는다면 crystallography 자체가 말이 안되는 학문입니다.
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