◈ 전사 후 변형(Post-translational modification, PTM) 이란?

PTM은 단백질의 생합성 중 또는 후에 발생하는 단백질의 효소에 의한 공유 결합적 변형입니다. 아미노산 곁가지나 단백질의 C-, N-말단에서 발생하여 단백질체의 기능적 다양성을 증가시킵니다.

단백질은 mRNA을 번역하는 리보솜에 의해 폴리펩티드로 합성되고, 폴리펩티드는 성숙한 단백질을 형성하기 위해 하기 위해 ‘전사 후 변형(PTM)’을 거치게 됩니다. PTM의 예로는 phosphorylation, glycosylation, ubiquitination, nitrosylation, methylation, acetylation, lipidation, proteolysis 등 을 들 수 있습니다. 이러한 PTM은 단백질, 핵산, 지질, 보조인자 와 같은 다른 세포 분자와의 상호작용, 조절 활성 등에 영향을 주어 기능적 단백질체학(functional proteomics)에 있어서 정상적인 세포생물학과 발병학 전반에 핵심적인 역할을 합니다. 따라서, PTM을 규명하고 이해하는 것은 세포생물학 연구 및 질병의 예방과 치료에 있어서 중요합니다.

◈ PTM의 대표적인 예

1. Phosphorylation(인산화)

세린, 트레오닌, 티로신 잔기에 가역적 단백질의 인산화는 가장 중요하고, 잘 알려진 PTM 중 하나입니다. 세포 주기, 성장, 사멸, 신호전달 경로를 포함하는 많은 세포 과정의 조절에 핵심적인 역할을 합니다.

2. Glycosylation(당쇄화)

단백질의 당쇄화는 단백질의 접힘, 구조, 분포, 안정성, 활성에 중요한 역할을 하는 주요한 PTM 중 하나로 알려져 있습니다. 단백질에 다양한 범위의 단당 또는 다당류 성분의 첨가를 일컫습니다. (자세한 설명)

3. Ubiquitination(유비퀴틴화)

유비퀴틴은 다른 단백질에 결합함으로써 단백질의 분해를 촉진하는 76개의 아미노산으로 구성되어 있는 단백질입니다. 유비퀴틴의 C-말단 도메인에 있는 글리신이 기질 단백질의 라이신의 α-NH2에 결합함으로써 단일 또는 폴리머 형태로 공유 결합을 형성하게 됩니다. 폴리 유비퀴틴이 결합된 단백질은 유비퀴틴의 재사용과 단백질 분해를 촉진하는 프로테아좀에 의해 인식되어 분해가 됩니다.