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동요효소 : 단분자 연구의 렛슨

전문가 제언: ○ 대부분의 생화학반응들은 효소에 의해 촉진되며, 효소학은 구조생물학과 단백질 체들의 엄청난 발전에 따라 효소들의 구조와 기능들에 대한 많은 정보가 제공됐다. 효소가 어떻게 실시간으로 작용하는지의 효소 동력학을 이해하기 위한 탐구는 많은 연구 활동의 주된 관심사가 되었다. 효소반응속도론은 생화학적 메커니즘의 특성 규명에 불가결하게 필요하다. 기질농도 대 효소반응 속도의 쌍곡선 의존성인 Michaelis- Menten 식은 앙상블-평균 효소반응속도론을 대표하며 현재까지 거시적인 효소반응속도론의 연구개발에 크게 기여해 왔다.

○ 효소반응에서 변함없이 동요가 있어, 효소분자들은 앙상블-평균된 반응 속도 측정에서 서로 동시성을 갖지 못하여 동력학 정보를 얻는 것이 불가능했다. 상온 단분자 분광 분석의 최근 발달은 이 난점을 우회하고 개개 분자들의 동력학적 거동에 대하여 실시간 기록이 가능하며 앙상블-평균 없이 풍부한 동력학적 정보를 얻을 수 있고, 따라서 효소역학의 연구방법을 크게 변혁시켰다. 단분자 실험은 과도중간체를 포착하여 효소의 메커니즘을 설명하는 데 특히 강력한 접근법이다. 한편 형태 동요와 효소의 동력학을 연결하기 위하여, 반응좌표의 멱수법칙 기억 커널을 가진 GRE를 Kramer의 장벽 교차문제에 통합하여 이론적 모형을 발전시켰고, 수적 시뮬레이션은 단분자 관찰을 밝힐 수 있는 동적 무질서의 정량적 설명을 가능하게 했다.

○ 효소역할의 거시적 결과는 다분자 평균 또는 앙상블-평균으로 나타나는데, 단분자적으로는 효소역할은 25%, 50%, 75%, 100% 등 다양하게 나타낼 수 있다. 따라서 앙상블-평균이 아닌 단분자 동요효소의 렛슨은 화학종들 중의 선택된 단분자 또는 중간상태들의 정확한 효소역학 메커니즘을 규명할 수 있으며, 이러한 효소역학의 실험적 및 이론적 연구개발은 특수 고성능 효소의 디자인, 합성 및 산업화에 활용이 기대된다.

저자: Min, W; English, BP; Luo, GB; Cherayil, BJ; Kou, SC; Xie, XS
자료유형: 학술정보