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기체 감지기로 작용하는 금속단백질

전문가 제언: ○ 단순한 화학구조를 가진 기체분자도 생체내의 중요한 시그널분자로 인식되고 있다. 생체 내에는 그의 기체분자의 감지에 의하여 효소활성을 제어하는 감지금속단백질이 존재한다.

○ 생물은 항상성을 유지하기 위하여 주위환경의 변화를 민감하게 감지하는 감지단백질(sensor protein)을 갖고 새로운 환경에 적응하는 기구를 구비하고 있다. 일반적으로 감지단백질은 감지 도메인(sensor domain)과 촉매활성을 가진 트랜스미터 도메인(transmitter domain)으로 구성되었고 우선 감지단백질이 환경인자(리간드: ligand)의 결합·해리에 수반하여 그의 구조를 변화시켜 그의 구조변화가 스위치가 되어 트랜스미터 도메인의 활성화 혹은 불활성화를 제어하고 있다.

○ 감지단백질은 아미노산, 금속이온, 질소화합물 등의 화학적인 자극을 감지할 수 있는 것도 있고 빛, 압력 등의 물리자극을 감지할 수 있는 것도 다수 존재가 확인되었다.

○ 근년 일산화질소(NO), 일산화탄소(CO) 등의 기체분자도 이 시그널이 되는 것이 확인되었다. 역으로 말하면 이들 기체분자가 생체에서 중요한 역할을 담당하고 있는 것을 시사하고 있다. 예를 들면 가용성 Guanylyl Cyclase(sGC)는 포유동물의 NO 감지단백질로, NO의 자극에 의하여 cyclic Guanosine 3,5'MonoPhosphate(cGMP)를 합성한다. 그 결과 혈관의 이완, 혈액응고 방지, 뇌의 학습·기억 등의 동물에 중요한 생리작용이 나타난다.

○ 여기서는 산소 감지단백질인 FixL이 센서 도메인에서 산소와의 결합에 의한 구조의 움직임을 자극수용단백질인 histidine kinase에 전달하는 메커니즘에 대한 개요를 설명하였다. 앞으로 histidine kinase의 인공적인 조절이 가능하게 되면 작물이나 과수의 출하기 조절이나 장기보존에 이바지할 수 있으리라 기대한다. 우리나라에서도 최근 생명과학과 의학 분야의 급속한 발전에 따라 생물화학공학 분야가 화학공학의 1분야로 발전하고 있으며 생명과학 발전에 생화학 내지 생명화학공학의 기여를 기대한다.

저자: Seiji Yamada, Yoshitsugu Shiro
자료유형: 학술정보