단백질 ①
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작성자 cr5 작성일14-01-10 16:42 조회2,002회 댓글0건관련링크
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단백질 ①
인체를 이루고 있는 물질들 중 수분은 생명유지에 필수적인 수분은 63%이상, 체지방은 약 22%이다. 그 다음으로 많은 인체 구성성분은 모든 조직을 구성하고 있는 단백질이다. 섭취된 탄수화물은 대부분 근육 수축을 비롯한 각종 신체기능의 작동에 필요한 에너지의 생산을 위해 사용 된다. 최근 이러한 인체 구성성분 중에서도 각종 성장인자 단백질들의 뛰어난 세포재생효과를 이용하기 위하여 이들을 첨가한 화장품들이 개발, 판매되고 있는 상황이다. 이글을 작성하는 목적은 단백질에 대한 정확한 정보와 특성을 수회에 걸쳐 설명하여 독자들이 성장인자단백질이 첨가되었다고 홍보하는 수많은 화장품들 중에서 우수한 제품을 선발할 수 있도록 도움을 드리기 위함이다. 단백질 생산(합성) 단백질(Protein)은 이처럼 생명체를 구성하는 물질들 중의 하나로 그리스어의 proteios(중요한 것)에서 유래되었다. 이러한 중요한 단백질들은 세포 내에서 우연히 만들어 지는 것이 아니라 세포의 필요에 따라 세포의 염색체에 들어있는 유전정보를 기초로 하여 생산되고 있다. 독자들의 이해를 돕기 위하여 세포내에서의 단백질 생산 과정을 건물의 건축과정과 비교하여 설명하면 다음과 같다.
건물을 짓기 위해서는 설계도와 각종 건축자재들과 실제 작업을 수행하는 인부들이 필요하다. 그 중에서도 건물(세포)을 구성하는 구축물들 중의 일부인 다양한 색깔의 벽돌(단백질)로 이루어진 벽(단백질)을 쌓기 위해서는 우선 설계사의 지시을 복사하여(Transcription, 전사) 지급받은 설계도 복사본(mRNA)에 적힌 작업 또는 지시내용을 인부(tRNA)가 확인하고(Translation, 번역) 설계도에 적힌 내용에 따라 한 치의 오차도 없이 순서대로 해당하는 색깔의 벽돌(아미노산)을 공사장 내에서 찾아서 지정된 위치(리보좀)로 운반해 오면 또 다 른 인부(Peptidyl Transferase)가 받은 벽돌 순서대로 시멘트를 바른 후 쌓아서 설계도에 지시된 대로 벽(단백질)을 완성하게 된다(괄호 안의 내용은 유전자 정보로부터 단백질을 합성하는 과정에 사용되는 용어임) (그림 1) 단백질의 종류
단백질은 20가지의 서로 다른 아미노산들이 펩타이드 결합(peptide bond)이라고 하는 화학결합으로 선상으로 연결되어 있다(1차 구조). 이같이 유전정보에 의하여 조립된 아미노산들이 연결된 선상의 사슬이 2차, 3차, 4차 구조(그림 2.)를 이루고 나서야 단백질의 고유한 기능을 보유하게 된다.
 그리고 공 모양으로 뭉쳐진 털실뭉치들이 몇 개씩 뭉쳐진 형태를 4차 구조라고 한다(그림 3). 단백질들은 3, 4차 구조를 이루었을 때 생명체를 구성하고 있는 세포의 구조를 이루며 세포 내의 모든 반응들이 순조롭게 진행되도록 촉매반응을 하며 무수한 다른 기능을 수행하고 있다(세포를 공장에 비유하면 공장에서 다양한 생산 작업에 종사하는 공원).
단백질들을 세포 내에서의 역할에 따라 다음과 같이 분류할수 있다.
- 효소: 세포 내에서의 생화학적인 반응이 손쉽게 진행되도록 하는 역할을 수행한다. 예, 아밀라제라는 소화효소는 음식으로 섭취한 밥(전분)을 포도당으로 변화시킨다.
- 수송단백질: 혈액에 존재하는 물질들을 한 조직에서 다른 조직으로 이동시키며 또 다른 세포막에 존재하는 또
다른 수송단백질들은 포도당, 아미노산 등의 영양분들이 세포 내로 통과하도록 도와준다. - 영양분, 저장단백질: 식물 종자에 존재하는 발아에 필요한 영양분인 종자단백질, 계란의 흰자위, 우유의 카제인 등의 저장단백질이 있다. - 수축, 운동단백질: 동물세포에 엑틴과 미오신이라는 근육을 수축, 이완시키는 단백질이 있다. - 구조단백질: 생물학적 구조를 유지시키는 콜라젠, 엘라스틴과 손톱, 모발, 깃털 등을 구성하는 케라틴이 있다. 또한 거미줄과 누에 실크의 fibroin등의 구조단백질이 있다.
- 방어단백질: 척추동물의 경우, 미생물, 바이러스, 외래 단백질 등의 침입을 무력화시키는 항체가 있으며 상처에서의 혈액손실방지를 위한 혈액응고단백질인 피브리노젠과 트롬빈이 있다.
- 성장인자단백질: 인체에서 생산되는 세포분열을 도와주는 단백질들로 기능이 떨어진 세포를 자극하여 세포분열을 촉진시키는 역할을 하기 때문에 신진대사가 활발해지고 병들거나 노화된 세포가 새로운 건강한 세포로 바뀌어 세포의 기능을 회복시켜 주는 역할을 한다.
선상의 아미노산들이 접혀서 고차(3, 4차)구조로 이루어진 단백질들은 세포 내에서 일어나는 거의 대부분의 현상에 관여하고 있다.
이러한 단백질들을 분리, 정제 할 때는 물론 제품에 첨가하여 사용할 때에 각별히 주의해야 할 사항은 물리적인 요인(가열, 건조, 교반, 압력, X선, 초음파, 진동, 동결)이나 화학적인 요인(산, 염기, 요소, 유기용매, 중금속, 계면활성제) 등에 의해 고차구조가 영향을 받아 변성되지 않도록 하는 것이다.
특히 단백질을 함유하고 있는 용액을 냉동보관(-20℃이하)하지 않고 수용액 상태로 실온에서 보관할 경우, 3, 4차 구조가 풀리거나 변성되어 본래의 기능을 상실하게 되기 때문에 대부분의 단백질의약품이나 최근 뛰어난 피부재생효과로 각광을 받고 있는 EGF(Epidermal Growth Factor, 상피세포성장인자) 등의 단백질 또는 줄기세포활성화제(Stem Cell Activator)를 함유하는 메디컬화장품들은 위와 같은 물리, 화학적인 요인에 노출되지 않도록 주의해야 하며 장기간 보관시에는 냉동보관, 지속적으로 사용할 경우에는 냉장 보관함으로서 EGF 단백질의 3차구조(그림 4.)가 보존되도록 하여제품효능과 품질을 최상의 상태로 유지할 수 있기 때문에 소비자들이 제품 선정 시에 필수적으로 고려해야 할 사항이다.  < 출처: THE NEXT® 2013년 5/6월호, 34-37p 발췌 >
 글 / 유제근 Ph.D.
이학박사(분자생물학 전공, 괴팅겐 대학교, 독일) 전 생명공학연구원 전 동부기술원 식물공학연구소 연구원 현 넥스젠 R&D 총괄사장 현 충남대학교 의과대학 겸임교수 |
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