효소 촉매에서 메티오닌(methionine)의 역할 :: 전체

효소 촉매에 있어서 아미노산의 하나인 메티오닌(methionine)*이 중요한 역할을 한다는 사실이 브리스톨대(University of Bristol)의 연구자들에 의해 밝혀졌다. 이전 연구에서, 메티오닌은 오직 구조와 결합에만 관련이 있다는 것으로 알려져 있었지만 효소에서 일어난 반응을 만들어내는 데는 관여하지 않는 것으로 생각되었다.

분자 시뮬레이션(molecular simulation)을 이용하여 브리스톨대의 화학과 소속의 Adrian Mulholland 교수와 Kara Ranaghan 박사는 인산염 탈수소효소(phosphite dehydrogenase)에서 메티오닌 잔기가 관여하는 흥미로운 상호관련성을 발견하는데 성공했다. Wilfred van der Donk 교수가 이끄는 어바나 샴페인(Urbana-Champaign)의 일리노이대(University of Illinois) 연구자들은 메티오닌에 돌연변이를 일으키고 이들을 자연에 존재하는 아미노산, 혹은 자연에 존재하지 않는 아미노산 등으로 변화시켜 메티오닌 잔기의 역할에 대해 조사했다.

이러한 실험 결과들은 메티오닌을 다른 아미노산으로 전환시키는 것은 효소의 다른 속성을 크게 변환시키지 않으면서 반응의 속도를 느리게 한다는 사실을 보여주고 있다. 이러한 사실들은 이 아미노산이 촉매, 즉 효소에 있어서 반응이 보다 빠르게 일어날 수 있도록 만들어주는데 관여하고 있다는 것을 보여주고 있다. 이 반응의 양자역학적/분자역학적(quantum mechanics/molecular mechanics) 시뮬레이션 결과는 반응이 일어나는 동안 단백질에 있어서 어떤 특정한 부분들을 안정화시킴으로써 메티오닌이 어떻게 이런 일들을 할 수 있는지를 보여주었다.

브리스톨대의 Tiddo Mooibroek 박사, Gail Bartlett 박사, 그리고 Dek Woolfson 교수에 의해 수행된 구조 데이터 분석 결과는 이러한 종류의 상호관련성이 다른 단백질이나 분자들에 있어서도 보여진다고 설명했다. 이에 대해 Mulholland 교수는 “우리의 연구 결과가 이러한 종류의 상호관련성이 다른 효소에 있어서도 중요하게 보이기 때문에, 궁극적으로 이러한 사실들이 의학 분야나 다른 바이오엔지니어링 분야에 있어서 큰 응용이 가능할 것으로 보인다”고 말했다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 ["A catalytic role for methionine revealed by a combination of computation and experiments on phosphite dehydrogenase." Kara E. Ranaghan, John E. Hung, Gail J. Bartlett, Tiddo J. Mooibroek, Jeremy N. Harvey,ab Derek N. Woolfson,bd Wilfred A. van der Donk and Adrian J. Mulholland. Chem. Sci., 2014]를 참고하기 바란다.

그림: 메티오닌 잔기가 수소의 전이 반응에 있어서 중요한 역할을 수행한다.

메티오닌(methionine)*: 황을 함유하는 α-아미노산의 일종으로 사람의 필수아미노산 중 하나이다. 단백질 속에 함유되어 있으며 자연 상태에서는 L-메티오닌이 있고, 생체 내에서는 ATP와 반응하여 δ-아데노실메티오닌이 되어 메틸기전이반응에 참여한다.

* 자료 - KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』