Protein Structure Alignment(Structural Alignment) #

단백질 구조 연구의 중요성 #

단백질은 생체 내에서 생명현상 유지를 위한 다양한 기능과 역할을 한다. 대표적인 기능으로 생체내의 화학반응을 촉매하는 여러 가지 효소, 정보전달에 관여하는 세포막 수용체, 생체를 방어하는 항체, 근육 수축, 이완 단백질, 혈액응고인자, 산소, 탄소가스의 운반체, 영양소의 운반체, 뼈와 연골 등을 구성하는 콜라겐 등이다. 단백질들은 생체 내에서 공유 결합이나, 수소 결합 등 자연계에 존재하는 힘으로 특정한 형태의 3차원 구조를 형성하고 있다. 단백질의 3차원 구조는 단백질의 기능과 밀접한 관련이 있기 때문에, 단백질의 기능을 규명하기 위하여 단백질의 3차원 구조 연구는 필수적이다.

단백질 구조 비교 #

구조가 밝혀진 단백질의 개수가 급속하게 증가하고, 단백질-단백질과의 상호작용에 관련된 연구가 더욱 활발해짐에 따라, 단백질의 기능을 효과적으로 분석하기 위한 단백질 구조 비교 연구의 필요성이 더욱 증가하게 되었다. 단백질 구조 비교는 두 단백질이 구조적으로 얼마만큼 유사한지를 판단하는 것으로, 일반적으로 단백질 구조 비교는 단백질 구조 정렬(Protein Structure Comparison)의 방법으로 수행된다.

단백질 구조 정렬(Protein Structure Alignment) #

단백질 구조 정렬의 정의는 두 단백질에서 가장 큰 공통부분 구조를 구성하는 잔기(Residue)쌍을 찾는 것이다. 즉, 단백질 구조 정렬은 두 개의 단백질 구조 A와 B가 주어졌을 때, 두 단백질의 정렬쌍인 {A1, A2, … ,Ai, Ai+1, … , AN}과 {B1, B2, …, Bj, Bj+1, …, BN}를 찾는 것이다. 이 두 정렬쌍들은 단백질 구조 정렬 알고리즘에 의해 구해진 구조적으로 가장 유사한 최적의 집합을 구성해야 한다. 구조가 정렬되었을 때, Ai 와 Bj 는 서로 1:1 로 대응되는 잔기들이고, 잔기의 개수는 두 단백질에서 동일한 N 개이다(1 ≤ i ≤ N,1 ≤ j ≤ N). 대응되는 정렬쌍을 구하였을 때, 정렬쌍 간에 최대로 겹쳐질 수 있는 3차원 변환은 최소 제곱법(Least square method)방법으로 O(N) 시간에 구할 수 있다. 그러므로, 단백질 구조 정렬의 핵심적인 문제는 최적의 유사도로 정렬될 두 단백질의 대응되는 잔기쌍을 찾는 방법이다. 성공적인 구조적 정렬로 생성된 최소 정보는 각 입력 구조에 대한 겹쳐진 3차원 좌표 집합이다.

대표적인 단백질 구조 정렬 프로그램(무료) #

• PDB http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do | PDB

Reference #

http://scholar.ndsl.kr/schArticleDetail.do?cn=JAKO200932848676019
http://www.sdsc.edu/pb/papers/c16.pdf

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