단백질은 세포의 기능을 담당합니다. 반응을 촉매하고, 분자를 운반하며, 구조를 제공하고, 신호를 전달하고, 감염으로부터 세포를 보호합니다. 단백질은 아미노산이 사슬 형태로 연결된 큰 분자입니다. 아미노산 서열은 사슬이 접히는 방식을 결정하고, 접힌 모양은 기능을 결정합니다. 인간의 유전체에는 약 2만 개의 단백질 코딩 유전자가 있지만, 대체 스플라이싱과 번역 후 변형으로 인해 실제로 생성되는 단백질은 훨씬 더 많습니다.
단백질은 네 가지 구조 수준을 가지고 있습니다. 1차 구조는 아미노산 서열입니다. 2차 구조는 알파 나선과 베타 막으로 이루어진 국소적인 접힘입니다. 3차 구조는 단일 폴리펩티드의 전체적인 3차원 형태입니다. 4차 구조는 여러 폴리펩티드가 복합체를 형성한 것입니다. 이러한 형태는 수소 결합, 이황화 결합, 소수성 상호작용 및 이온 결합에 의해 안정화됩니다.
단백질은 단백질 발현, 변형 및 상호작용을 대규모로 분석하는 프로테오믹스 분야에서 연구됩니다. 인슐린이나 단클론 항체처럼 치료 목적으로 산업적으로 생산되기도 하고, 안정성과 활성을 향상시키기 위해 유전자 조작을 거치기도 합니다. 또한, 단백질의 기능을 차단하거나 강화하는 약물의 표적이 되기도 합니다.
단백질의 잘못된 접힘은 알츠하이머병, 파킨슨병, 낭포성 섬유증과 같은 질병을 유발합니다. 단백질이 어떻게 접히고 기능하는지 이해하는 것은 생물학의 중요한 과제 중 하나입니다.
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