Protein fold

단백질은 자연에 존재하는 20가지의 아미노산들이 펩타이드 결합으로 연결되어 있고, 이를 단백질의 기본구조(primary structure) 또는 1차구조라고 한다.

 

아미노산이 어떻게 모이느냐에 따라 국소적으로 안정한 나선형의 헬릭스 구조, 평평한 베타시트 구조를 이루고 또 특별한 모양이 없는 코일구조 등을 만들게 된다. 이를 단백질의 2차구조(secondary structure)라고 한다.

 

이러한 2차구조들이 서로 상호작용을 하면서 전체적으로 3차원적인 고유한 모양 (native structure)를 가지며, 이를 단백질의 3차구조(tertiary structure)라고 부른다.

 

각각의 단백질이 생체 내에서 각자 고유한 3차구조를 갖는다. 다시말해 단백질의 모양, 그 3차구조는 아미노산의 서열만으로 결정된다.

 

물리학적으로 생체 내에서 단백질이 접히는 모양이 주어진 환경에서 자유에너지(free energy)가 가장 낮은 구조가 된다는 것이다 (thermodynamic hypothesis).

 

Eb, Eθ, EΦ 는 단백질의 모든 원자들이 연결되어 있기 때문에 생기는 화학결합길이(bond length), 결합 각(bond angle), 뒤틀림 각(torsion angle)에 대한 에너지 함수이며, Evdw는 Lennard Jones의 원자간 반데르발스 에너지 항이며, Eel는 전하를 띄는 원자에 대한 에너지이다.

 

https://www.quora.com/What-are-the-4-structural-levels-of-proteins

https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_structure

 

Reference

- 단백질 접기와 단백질 구조 예측, http://www.kias.re.kr/etc_img/bbs_file/KN_2008_38/KN_2008_38_30.pdf

- 딥마인드 알파폴드, 단백질 구조 연구로 과학자를 위협하다., https://youtu.be/fdFuVnjgNBQ

- AlphaFold: 딥러닝으로 단백질 구조 예측하기, https://medium.com/curg/alphafold

- AlphaFold: Using AI for scientific discovery, https://deepmind.com/blog/article/AlphaFold-Using-AI-for-scientific-discovery

- AlphaFold 1, https://github.com/deepmind/deepmind-research/tree/master/alphafold_casp13