자이모젠이란 무엇인가

자이모젠이란 무엇인가

자이모젠

알로스테릭 상호작용은 4차 구조의 가역적 변화를 통해 단백질의 작용 양상을 조절합니다. 이 메커니즘은 효율적일지는 몰라도 유일한 조절방법은 아닙니다. 자이모젠은 효소의 불활성형 전구체입니다. 공유결합의 절단에 의해 비가역적으로 활성형 효소로 전환될 수 있습니다.

 

단백질분해효소인 트립신과 카이모트립신은 자이모젠과 그 활성화에 대한 고전적인 예로 제시됩니다. 이들의 불활성 전구체 분자인 트립시노젠과 카이모트립시노젠은 각각 췌장에서 생성되는데, 만약 이것들이 췌장에서 활성형 상태의 효소로 만들어진다면 췌장이 손상을 입을 것입니다. 이 효소들의 소화 특성을 필요로 하는 소장에서는 특정한 펩타이드결합이 절단됨으로써 이 효소들이 활성화됩니다. 카이모트립시노젠이 카이모트립신으로 전환되는 것을 트립신에 의해 촉매되고, 이 트립신은 엔테로펩티데이스라는 효소에 의해 촉매되는 절단반응의 결과로 트립시노젠으로부터 생깁니다. 

자이모젠

 

카이모트립시노젠

카이모트립시노젠은 소장으로 분비되면 소화계에 존재하는 트립신은 카이모트립시노젠의 N-말단부터 세어서 15번 아르지닌과 16번 아이소류신 사이의 펩타이드결합을 절단합니다. 이렇게 절단되면 활성형의 카이모트립신이 생성됩니다. 15개 잔기로 되어 있는 단편은 나머지 단백질과 이황화결합으로 결합되어 있습니다. 완전한 활성형이긴 하지만, 일련의 반응에서의 최종 생성물은 아닙니다. 카이모트립신은 자기 자신에게 작용하여 2개의 다이펩타이드 조각을 제거하여 알파 카이모트립신을 생성하는데, 이것도 완전한 활성형이다. 제거되는 2개의 다이펩타이드 조각은 Ser 14-Arg 15와 Thr 1470Asn 148입니다. 효소의 최종 형태인 알파 카이모트립신은 아직도 온전히 남아 있는 원래의 이황화결합 5개 중 2개의 이황화결합에 의해 3개의 폴리펩타이드 사슬이 서로 연결되어 있습니다. 

 

카이모트립시노젠이 알파 카이모트립신으로 전환되는 과정에 수반되는 1차 구조의 변화는 3차 구조의 변화를 초래합니다. 자이모젠이 그 3차 구조 때문에 불활성인 것처럼, 효소는 3차 구조 때문에 활성이 있는 것입니다. 카이모트립신의 3차원 구조는 X-선 결정학을 통해 밝혀졌습니다. 첫 번째 절단반응에 의해 노출된 아이소류신 잔기의 양성자화된 아미노기는 194번 아스파트산 잔기의 카복실 곁사슬과 이온결합을 하고 있습니다. 이 이온결합은 효소의 활성 부위에 가까이 있으므로 활성형 입체 구조에 필요합니다. 카이모트립시노젠은 이 결합이 없으므로 활성형 입체구조가 아니며 기질에 결합하지도 못합니다.

 

혈액응고

혈액응고에도 여러 단백질들이 관여되어 있으며 이 단백질들에 대한 일련의 단백질 분해 활성화 작용이 요구되는데, 특히 프롬트롬빈의 트롬빈으로의 전환, 섬유소원의 섬유소로의 전환이 필요합니다. 혈액응고는 복잡한 과정이나, 여기에서는 자이모젠의 활성화가 혈액응고에 결정적인 역할을 한다는 것만 알면 됩니다. 혈액응고의 초기 단계는 한 응고인자의 작용이 다름의 여러 인자들의 작용 양상에 영향을 끼치는 정교한 다단계 메커니즘으로 구서오디어 있다. 이와 같은 다단계 효과는 그 과정을 미세하게 조정할 수 있기는 하지만, 그 단계들 중 하나가 조금 잘못되더라도 큰 문제가 생길 수도 있습니다. 예를 들어, 분자 질병인 혈우병은 전형적으로 혈액응고인자의 결핍으로 유발됩니다.

-출처- Biochemistry 라이프사이언스 생화학 편 발췌