히스톤단백질의 화학적 특성
고등학교 때, GIST 면접을 보러 광주에 갔다.
당시 응시생이 매우 많았던 걸로 기억한다.
당시 구술면접 '새끼 문제' 중 하나가 다음과 같았다.
"히스톤단백질은 산성인가, 염기성인가?"
지금 생각하면 귀여운(?) 문제지만 당시에는 머리를 쥐어 짜 답변했던 기억이 난다.
결론부터 말하면, 정답은 염기성이다.
그럼 적지 않은 학생들이 이렇게 질문할 수 있다.
"단백질을 구성하는 건 아미노산인데, 왜 히스톤단백질은 염기성인가요?"
(실제로 적잖은 학생이 아미노'산'이란 이름 때문에 아미노산은 산성이라고 오해하곤 한다.)
그 이유는, 크게 두 가지이다.
1. 히스톤단백질이 'RNA 단백질'이기 때문이다.
2. 히스톤단백질을 구성하는 아미노산이 히스티딘, 라이신, 아르지닌 등 염기성 아미노산을 많이 보유하고 있기 때문이다.
(1) 히스톤단백질은 RNA 단백질
많은 단백질은 '단순단백질'로, 아미노산이 중합반응하여 만들어진 폴리펩타이드로만 구성된다.
하지만 당, 금속 등 다른 종류의 물질과 결합(정확히는 '상호작용')하여 만들어진 단백질도 있는데, 이를 '복합단백질'이라고 한다.
히스톤단백질은 대표적인 복합단백질로서 RNA와 단백질이 복합체를 이루고 있는 구조이다.
염기를 보유한 RNA는 염기성 물질이므로 RNA 단백질인 히스톤단백질 역시 염기성을 띠게 된다.
참고로 DNA-전사-번역의 '센트럴 도그마(Central Dogma)' 과정 중 '번역'이 일어나는 리보솜 역시 RNA 단백질의 일종이다.
(2) 히스톤단백질은 염기성 아미노산을 보유
아미노산은 이름이 'amino acid'이긴 하지만 이는 어디까지나 산성 작용기인 '카르복실기(-COOH)'를 보유하고 있기에 붙여진 이름이다.
사실 아미노산은 '양쪽성 물질', 즉 환경에 따라 브뢴스테드 산(양성자 donor)/브뢴스테드 염기(양성자 acceptor)로 모두 작용할 수 있는 물질이다.
이 때 아미노기(-NH3)는 아미노산이 브뢴스테드 염기로 작용하게 해주고, 카르복실기(-COOH)는 아미노산이 브뢴스테드 산으로 적용하도록 한다.
따라서 우선, 아미노산이 '산'이라는 말은 잘못된 말이다.
아미노산 구조에 대해 배울 때 'R'기를 가지고 있다는 사실을 배웠을 것이다.
R기는 아미노산의 종류와 그 특성을 결정하는 구조로, 아미노산 중에서도 이 'R'기에 아미노기(-NH3)를 보유한 아미노산이 있는데, 이 경우 해당 아미노산은 염기성을 띠게 된다. (염기성 작용기인 아미노기가 2개 중복해서 존재하므로)
히스톤단백질은 R기에 아미노기를 보유한 히스티딘, 아르기닌, 라이신 등을 많이 보유하고 있어 염기성을 띠게 된다.
고로 히스톤단백질은 염기성 단백질이다.
다음에 기회가 되면 아미노산 별 구조적, 화학적특성, RNA world 개념에 대해 알아보도록 하겠다.