다양한 항체와 호르몬 생성의 근원 amino acid

단백질은 아미노산이 사슬처럼 이어진 분자다. 사람의 단백질을 이루는 아미노산은 스무 종류다.

공통 구조와 차이

아미노산은 공통된 뼈대를 갖는다. 가운데 탄소에 아미노기와 카복실기, 수소가 붙어 있다.

네 번째 자리에 붙는 부분이 종류마다 다르다. 이를 곁사슬이라 한다. 짧은 것도 있고 고리 모양도 있으며, 전하를 띠는 것과 물을 피하는 것이 있다.

이 곁사슬의 성질이 단백질의 모양과 기능을 결정한다.

접히는 이유

아미노산이 이어진 사슬은 저절로 특정 모양으로 접힌다.

주된 힘은 물을 피하는 성질이다. 물과 어울리지 않는 곁사슬은 안쪽으로 모이고, 물과 잘 어울리는 곁사슬은 바깥으로 향한다. 여기에 수소결합과 전하 사이의 끌림, 황 원자끼리의 결합이 더해진다.

모양이 기능을 만든다. 효소가 기질을 붙잡는 자리는 특정 모양과 전하 배치를 가진 홈이다. 이 홈이 무너지면 기능도 사라진다. 열을 가하면 단백질이 굳는 것은 이 구조가 풀리고 다시 엉기기 때문이다.

필수와 비필수

스무 종류 가운데 아홉 가지는 사람이 스스로 만들지 못한다. 음식으로 얻어야 한다. 이를 필수 아미노산이라 한다.

나머지는 다른 물질에서 합성할 수 있다. 다만 특정 상황에서는 합성량이 수요를 따라가지 못해 보충이 필요한 경우가 있다.

단백질의 질을 평가할 때는 필수 아미노산의 구성을 본다. 어느 하나가 부족하면 다른 것이 많아도 그만큼만 쓰인다. 식물성 식품은 각각 부족한 아미노산이 다르므로, 여러 종류를 함께 먹으면 서로 보완된다.

단백질 말고도 쓰인다

아미노산은 단백질의 재료로만 쓰이지 않는다.

일부는 신경전달물질의 원료가 된다. 트립토판은 세로토닌으로, 타이로신은 도파민과 아드레날린 계열로 바뀐다.

호르몬의 재료가 되기도 한다. 갑상샘 호르몬은 타이로신에 아이오딘이 붙어 만들어진다.

일부 아미노산 자체가 신경전달물질로 작용한다. 글루탐산은 흥분성 신호를, 글라이신은 억제성 신호를 전달한다.

항체의 다양성

항체도 단백질이다. 수많은 종류의 침입자에 각각 대응하려면 그만큼 다양한 항체가 필요하다.

이 다양성은 유전자를 통째로 갖고 있는 방식으로는 만들 수 없다. 대신 몇 개의 조각 유전자를 무작위로 조합하는 방식이 쓰인다. 조합의 수가 방대해져 수많은 형태가 만들어진다.

여기에 더해, 특정 침입자에 반응한 세포에서는 해당 부위에 변이가 집중적으로 일어난다. 더 잘 결합하는 형태가 선택되며 정확도가 올라간다.

거울상의 문제

아미노산에는 서로 겹쳐지지 않는 두 형태가 있다. 그런데 생물이 쓰는 것은 거의 전부 한쪽 형태다.

왜 한쪽만 선택됐는지는 밝혀지지 않았다. 초기 생명에서 우연히 한쪽이 우세해졌고 이후 굳어졌다는 설명, 물리적 요인이 작용했다는 설명이 함께 제시돼 있다. 결론은 나지 않았다.