목차
1. 서론
2. 단백질 분리 정제의 목적과 고려사항
3. 단백질의 안정화
1) pH
2) 산화도
3) 중금속 오염
4) 단백질 분해 효소의 오염
5) 완충액의 polarity와 ionic strength
6) 온도
4. 단백질 용해 과정
1) Osmotic lysis
2) Ultrasonic waves
3) Grinding
4) Blenders
5) Presses
6) Detergent
5. 단백질의 분리 정제
1) 원심 분리 (Centrifugation)
2) 염석과 투석 (Salting out, Dialysis)
3) 칼럼 크로마토그래피(column chromatography)
① 겔 여과 크로마토그래피(Gel filtration chromatography)
② 이온 교환 크로마토그래피(Ion-exchange chromatography)
③ 친화 크로마토그래피(Affinity chromatography)
④ 고성능 액체 크로마토그래피(high-performance liquid chromatography)
4) 전기영동(Electrophoresis)
6. 아미노산 조성과 단백질의 아미노산 서열 결정방법
1) Polypeptide의 부분분해
2) N-말단 결정법
3) C-말단 결정법
4) Tandem mass spectrometry
7. 분자량 측정방법
1) DNA분자의 분자량 측정
2) 단백질의 분자량 측정
8. 생화학적 특성
9. 결론
10. 참고문헌과 싸이트
2. 단백질 분리 정제의 목적과 고려사항
3. 단백질의 안정화
1) pH
2) 산화도
3) 중금속 오염
4) 단백질 분해 효소의 오염
5) 완충액의 polarity와 ionic strength
6) 온도
4. 단백질 용해 과정
1) Osmotic lysis
2) Ultrasonic waves
3) Grinding
4) Blenders
5) Presses
6) Detergent
5. 단백질의 분리 정제
1) 원심 분리 (Centrifugation)
2) 염석과 투석 (Salting out, Dialysis)
3) 칼럼 크로마토그래피(column chromatography)
① 겔 여과 크로마토그래피(Gel filtration chromatography)
② 이온 교환 크로마토그래피(Ion-exchange chromatography)
③ 친화 크로마토그래피(Affinity chromatography)
④ 고성능 액체 크로마토그래피(high-performance liquid chromatography)
4) 전기영동(Electrophoresis)
6. 아미노산 조성과 단백질의 아미노산 서열 결정방법
1) Polypeptide의 부분분해
2) N-말단 결정법
3) C-말단 결정법
4) Tandem mass spectrometry
7. 분자량 측정방법
1) DNA분자의 분자량 측정
2) 단백질의 분자량 측정
8. 생화학적 특성
9. 결론
10. 참고문헌과 싸이트
본문내용
가 일정하도록 폴리펩티드사슬에 결합하고 또한 모든 비공유성 상호작용들을 파괴하여, 단백질분자가 불규칙코일 구조를 형성하도록 한다. 더욱이 단백질들은 소단위라고 하는 다수의 동일한 펩티드사슬들이 서로 비공유성 상호작용에 의해 연결되어 있는 형태를 취한다. SDS가 비공유성 상호작용을 파괴하기 때문에 이런 소단위들을 갖는 단백질은 해리된다. 그러므로 측정된 분자량(M)값은 소단위의 분자량이므로 전체 단백질의 분자량을 알기 위해서는 소단위의 수를 알아야 한다. 만일 소단위들이 동일하지 않다면 문제는 좀더 복잡해지게 되며, 겔 상태에서 다수의 서로 다른 구성물들로 나타나게 된다. 다시 말해서 서로 다른 형태의 소단위들의 수를 측정할 수 있으며, 따라서 단백질의 분자량은 각 소단위의 분자량으로부터 계산할 수 있다.
8. 생화학적 특성
단백질의 아미노산 서열은 그의 3차원 구조와 기능, 세포 내에서의 위치, 진화에 대한 통찰력을 주게 된다. 이들 통찰력의 대부분 이미 알고 있는 다름 서열과의 유사성을 검색하는 것으로부터 끌어낼 수 있다. 수천 가지의 서열이 이미 알려졌으며 새로 얻은 서열을 대량으로 구축된 정보와 비교하면, 놀랍고 명백한 관계가 밝혀지는 경우가 많다.
그러나 아직도 단순한 아미노산 서열이 3차구조를 결정하는지를 잘 알지 못할뿐더러 서열정보로부터 기능을 예측할 수도 없다. 하지만, 아미노산 서열의 유사성에만 기초를 두면, 즉시 그것과 확인할 수 있는 구조와 기능상의 일부 특징을 공유하는 단백질의 부류(protein family)가 점차로 많이 밝혀지고 있다. 개개의 단백질은 일반적으로 아미노산 서열의 유사성의 정도에 의해서 부류로 나누어지는데 이들 부류 내의 단백질은 일반적으로, 구조상 그리고 기능상 적어도 몇 가지의 특징을 공유하게 된다. 그러나 어떤 단백질의 경우 특정 기능에 관여하는 절정적인 아미노산 몇몇에 의해 단백질 부류로 포함되는 경우도 있다. 매우 유사한 다수의 기본 구조가 기능적으로는 관계가 없는 많은 단백질이 존재한다. 이들의 영역은 상당한 안정성을 보이며, 또한 특정한 관경에 대해서 특수화된 구조 배치로 접혀져 있는 경우가 많다. 단백질 부류 내에 있어서, 구조상 그리고 기능상의 유사성으로부터 진화론적 관계 또한 추론할 수 있다.
어떤 아미노산 서열은 단백질의 세포 내에서의 위치, 화학적 변형, 그리고 반감기를 결정하는 신호로서 작용하는 경우가 많다. 보통 아미노 말단에 있는 특수한 신호 서열은 어떤 단백질을 세포로부터 운반하기 위한 표적으로서 사용되는데, 그 밖의 단백질은 핵, 세포 표면, 세포질, 그리고 다른 세포 내의 배치 부위에 분포한다. 그 밖의 서열은 당단백질의 글리코실기, 리포단백질의 지방질과 같은 보결분자족의 부착자리로서 작용한다. 이들 신호의 몇 가지에 대한 특징이 잘 알려져 있으므로, 만약 이 신호들의 일부가 새로이 발견된 단백질의 서열에 존재하게 되면 쉽게 확인 할 수 있을 것이다.
9. 결론
세포에는 수많은 종류의 단백질이 함유되어 있다. 단백질의 아미노산 조성이나 배열을 결정하고 성질을 규명하는 등 단백질에 대한 연구를 위해서는 먼저 어떤 세포 또는 조직에 있는 다양한 물질로부터 단백질을 분리, 정제하여 순수한 단백질을 얻는 것은 필수적인 과정이다. 게놈연구결과 유전자지도가 완성된 지금, 이제 단백질이 중요해졌다. 2003년도에 서울대학교 응용화학부 이윤식 교수팀은 벤처기업인 비드테크, 인텔리마이크론즈와 공동으로 새로운 기술을 개발했다. 기존 단백질 검출기술인 2D-젤 전기영동법을 대체할 수 있는 방법으로 생체 샘플 혼합물로부터 목표단백질만을 분리해내고, 농축, 분석을 연속적으로 신속하게 수행할 수 있는 기술인 ‘비드 어피너티 크로마토그래피’(bead affinity chromatography)가 집적화된 마이크로칩을 개발함으로써 가능해졌다. 비드 어피너티 크로마토그래피법이란 기름종이 대신 흡습성이 강한 둥근물체(비드)를 넣어 샘플을 분리하는 것이다. 이교수팀은 마이크로칩에 비드를 집적화시켜 적은 양의 단백질도 쉽게 분리해낼 수 있도록 했다. 기존의 방법을 이용할 경우 C형 간염 진단이 어려웠으나 새로 개발한 방법을 이용하면 C형 간염 바이러스를 쉽게 분리해낼 수 있다. 새로운 마이크로칩법을 C형 간염 바이러스 검출에 응용할 경우 ①RNA 조각을 미세고분자 입자 표면에 고정시키고 ②미세 고분자 입자를 마이크로칩에 충진시킨 다음 ③마이크로 칩에 환자의 혈청 시료를 조금 떨어뜨리면 ④미세 입자 표면에 농축된 간염 복제단백질에 자외선을 가하여 분리하고 ⑤이를 질량분석기나 형광분석법으로 검출하게 된다. 이 마이크로 칩은 C형 간염뿐 아니라 각종 질병진단과 독성물질 검출 등의 시스템에도 적용 가능하며 생물, 화학, 의약산업에 널리 응용될 것으로 기대된다.
이처럼 단백질을 분리 정제하는 기술의 발전은 궁극적으로는 질병을 치료하고 삶의 질을 향상을 가져온다. 그러므로 이렇게 중요한 단백질에 대해 끊임없는 연구가 필요하다는 것을 느낀다. 마지막으로 과학을 배우는 학생으로서 끊임없는 연구를 하시는 과학자들에게 존경심이 생긴다.
10. 참고문헌과 싸이트
Lehninger 생화학 제3판 (상), NelsonCox, (주)서울외국서적, 2002,
분자생물학, David Freifelder, 아카데미서적, 1989, p80~81
분자세포생물학, 정노팔, 탐구당, 1996, p546~547
http://yasuar.hihome.com
http://www.shingu.ac.kr/%7Edolchoi/lc_bc/bc3-3.html
http://bric.postech.ac.kr/topic/63.html
http://mass.snu.ac.kr/Reskor3.html?#10
http://news.naver.com/news/read.php?mode=LSD&office_id=032&article_id=0000005265§ion_id=106&menu_id=106
http://news.naver.com/news/read.php?mode=LSD&office_id=030&article_id=0000021128§ion_id=105&menu_id=105
8. 생화학적 특성
단백질의 아미노산 서열은 그의 3차원 구조와 기능, 세포 내에서의 위치, 진화에 대한 통찰력을 주게 된다. 이들 통찰력의 대부분 이미 알고 있는 다름 서열과의 유사성을 검색하는 것으로부터 끌어낼 수 있다. 수천 가지의 서열이 이미 알려졌으며 새로 얻은 서열을 대량으로 구축된 정보와 비교하면, 놀랍고 명백한 관계가 밝혀지는 경우가 많다.
그러나 아직도 단순한 아미노산 서열이 3차구조를 결정하는지를 잘 알지 못할뿐더러 서열정보로부터 기능을 예측할 수도 없다. 하지만, 아미노산 서열의 유사성에만 기초를 두면, 즉시 그것과 확인할 수 있는 구조와 기능상의 일부 특징을 공유하는 단백질의 부류(protein family)가 점차로 많이 밝혀지고 있다. 개개의 단백질은 일반적으로 아미노산 서열의 유사성의 정도에 의해서 부류로 나누어지는데 이들 부류 내의 단백질은 일반적으로, 구조상 그리고 기능상 적어도 몇 가지의 특징을 공유하게 된다. 그러나 어떤 단백질의 경우 특정 기능에 관여하는 절정적인 아미노산 몇몇에 의해 단백질 부류로 포함되는 경우도 있다. 매우 유사한 다수의 기본 구조가 기능적으로는 관계가 없는 많은 단백질이 존재한다. 이들의 영역은 상당한 안정성을 보이며, 또한 특정한 관경에 대해서 특수화된 구조 배치로 접혀져 있는 경우가 많다. 단백질 부류 내에 있어서, 구조상 그리고 기능상의 유사성으로부터 진화론적 관계 또한 추론할 수 있다.
어떤 아미노산 서열은 단백질의 세포 내에서의 위치, 화학적 변형, 그리고 반감기를 결정하는 신호로서 작용하는 경우가 많다. 보통 아미노 말단에 있는 특수한 신호 서열은 어떤 단백질을 세포로부터 운반하기 위한 표적으로서 사용되는데, 그 밖의 단백질은 핵, 세포 표면, 세포질, 그리고 다른 세포 내의 배치 부위에 분포한다. 그 밖의 서열은 당단백질의 글리코실기, 리포단백질의 지방질과 같은 보결분자족의 부착자리로서 작용한다. 이들 신호의 몇 가지에 대한 특징이 잘 알려져 있으므로, 만약 이 신호들의 일부가 새로이 발견된 단백질의 서열에 존재하게 되면 쉽게 확인 할 수 있을 것이다.
9. 결론
세포에는 수많은 종류의 단백질이 함유되어 있다. 단백질의 아미노산 조성이나 배열을 결정하고 성질을 규명하는 등 단백질에 대한 연구를 위해서는 먼저 어떤 세포 또는 조직에 있는 다양한 물질로부터 단백질을 분리, 정제하여 순수한 단백질을 얻는 것은 필수적인 과정이다. 게놈연구결과 유전자지도가 완성된 지금, 이제 단백질이 중요해졌다. 2003년도에 서울대학교 응용화학부 이윤식 교수팀은 벤처기업인 비드테크, 인텔리마이크론즈와 공동으로 새로운 기술을 개발했다. 기존 단백질 검출기술인 2D-젤 전기영동법을 대체할 수 있는 방법으로 생체 샘플 혼합물로부터 목표단백질만을 분리해내고, 농축, 분석을 연속적으로 신속하게 수행할 수 있는 기술인 ‘비드 어피너티 크로마토그래피’(bead affinity chromatography)가 집적화된 마이크로칩을 개발함으로써 가능해졌다. 비드 어피너티 크로마토그래피법이란 기름종이 대신 흡습성이 강한 둥근물체(비드)를 넣어 샘플을 분리하는 것이다. 이교수팀은 마이크로칩에 비드를 집적화시켜 적은 양의 단백질도 쉽게 분리해낼 수 있도록 했다. 기존의 방법을 이용할 경우 C형 간염 진단이 어려웠으나 새로 개발한 방법을 이용하면 C형 간염 바이러스를 쉽게 분리해낼 수 있다. 새로운 마이크로칩법을 C형 간염 바이러스 검출에 응용할 경우 ①RNA 조각을 미세고분자 입자 표면에 고정시키고 ②미세 고분자 입자를 마이크로칩에 충진시킨 다음 ③마이크로 칩에 환자의 혈청 시료를 조금 떨어뜨리면 ④미세 입자 표면에 농축된 간염 복제단백질에 자외선을 가하여 분리하고 ⑤이를 질량분석기나 형광분석법으로 검출하게 된다. 이 마이크로 칩은 C형 간염뿐 아니라 각종 질병진단과 독성물질 검출 등의 시스템에도 적용 가능하며 생물, 화학, 의약산업에 널리 응용될 것으로 기대된다.
이처럼 단백질을 분리 정제하는 기술의 발전은 궁극적으로는 질병을 치료하고 삶의 질을 향상을 가져온다. 그러므로 이렇게 중요한 단백질에 대해 끊임없는 연구가 필요하다는 것을 느낀다. 마지막으로 과학을 배우는 학생으로서 끊임없는 연구를 하시는 과학자들에게 존경심이 생긴다.
10. 참고문헌과 싸이트
Lehninger 생화학 제3판 (상), NelsonCox, (주)서울외국서적, 2002,
분자생물학, David Freifelder, 아카데미서적, 1989, p80~81
분자세포생물학, 정노팔, 탐구당, 1996, p546~547
http://yasuar.hihome.com
http://www.shingu.ac.kr/%7Edolchoi/lc_bc/bc3-3.html
http://bric.postech.ac.kr/topic/63.html
http://mass.snu.ac.kr/Reskor3.html?#10
http://news.naver.com/news/read.php?mode=LSD&office_id=032&article_id=0000005265§ion_id=106&menu_id=106
http://news.naver.com/news/read.php?mode=LSD&office_id=030&article_id=0000021128§ion_id=105&menu_id=105
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