{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:Glucose_binding_Hexokinase.png|섬네일| 포도당은 [[해당과정]]이 시작될 때, 활성 부위의 [[헥소키네이스]]에 결합한다. ]]
'''결합 부위'''(結合部位, {{llang|en|binding site}})는 [[생화학]] 및 [[분자생물학]]에서 특이적으로 다른 분자에 결합하는 [[단백질]]과 같은 [[고분자]] 상의 영역이다.<ref name="MeSH_Bind_Site">{{웹 인용|url=https://meshb.nlm.nih.gov/record/ui?name=Binding%20Sites|제목=Binding site|웹사이트=Medical Subject Headings (MeSH)|출판사=U.S. National Library of Medicine|인용문=The parts of a macromolecule that directly participate in its specific combination with another molecule.}}</ref> '''결합 자리'''라고도 한다. 고분자의 결합쌍은 종종 [[리간드]]로 불린다.<ref name="MeSH_Ligand">{{웹 인용|url=https://meshb.nlm.nih.gov/record/ui?name=Binding%20Sites|제목=Ligands|웹사이트=Medical Subject Headings (MeSH)|출판사=U.S. National Library of Medicine|인용문=A molecule that binds to another molecule, used especially to refer to a small molecule that binds specifically to a larger molecule.}}</ref> 리간드는 다른 [[단백질]](단백질-단백질 상호 작용),<ref name="Amos-Binks_2011">{{저널 인용|제목=Binding site prediction for protein-protein interactions and novel motif discovery using re-occurring polypeptide sequences|저널=BMC Bioinformatics|날짜=June 2011|권=12|호=|쪽=225|doi=10.1186/1471-2105-12-225|pmc=3120708|pmid=21635751}}</ref> [[반응물]],<ref name="Hardin_2013">{{서적 인용|제목=Biochemistry - Essential Concepts|성=Hardin|이름=Charles C.|성2=Knopp|이름2=James A.|연도=2013|출판사=Oxford University Press|위치=New York|쪽=51–69|장=Chapter 8: Enzymes|isbn=978-1-62870-176-0}}</ref> [[2차 전달자]], [[호르몬]], 알로스테릭 물질을 포함할 수 있다.<ref name="Kenakin_2016">{{서적 인용|제목=Allosteric Receptor Modulation in Drug Targeting|날짜=April 2016|출판사=CRC Press|쪽=26|장=Characteristics of Allosterism in Drug Action|isbn=978-1-4200-1618-5}}</ref> 종종 결합은 단백질의 기능을 변화시키는 형태 변화를 동반하는 경우가 있지만, 항상 그런 것은 아니다.<ref name=":12">{{저널 인용|제목=Protein function annotation by local binding site surface similarity|저널=Proteins|날짜=April 2014|권=82|호=4|쪽=679–94|doi=10.1002/prot.24450|pmc=3949165|pmid=24166661}}</ref> 단백질 결합 부위에 결합하는 단계뿐만 아니라 가역적으로 공유<ref name="pmid27599186">{{저널 인용|제목=Targeting biomolecules with reversible covalent chemistry|저널=Current Opinion in Chemical Biology|날짜=October 2016|권=34|호=|쪽=110–116|doi=10.1016/j.cbpa.2016.08.011|pmc=5107367|pmid=27599186}}</ref>하거나 비가역적인 결합<ref>{{서적 인용|제목=Reversible Ligand Binding: Theory and Experiment|날짜=January 2018|출판사=John Wiley & Sons|쪽=278|장=Reversible Ligand Binding|isbn=978-1-119-23848-5}}</ref>이 될 수 있다.

== 기능 ==
단백질 상의 결합 부위에서 리간드의 결합은 단백질의 형태 변화를 유발하고, 세포 기능을 변경할 수 있다. 따라서 단백질의 결합 부위는 [[신호 전달]] 경로의 중요한 부분이다.<ref name=":0">{{저널 인용|제목=Small-molecule binding sites to explore protein-protein interactions in the cancer proteome|저널=Molecular BioSystems|날짜=October 2016|권=12|호=10|쪽=3067–87|doi=10.1039/c6mb00231e|pmc=5030169|pmid=27452673}}</ref> 리간드의 유형에는 [[신경전달물질]], [[독소]], 신경 펩타이드, [[스테로이드 호르몬]]이 포함된다.<ref name="Wilson_2010">{{서적 인용|제목=Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology|날짜=March 2010|출판사=Cambridge University Press|쪽=581–624|doi=10.1017/cbo9780511841477.016|isbn=9780511841477}}</ref> 결합 부위는 효소 촉매, 분자 경로 신호 전달, 항상성 조절, 생리학적 기능을 비롯한 다수의 상황에서 기능적 변화를 일으킨다. 부위의 [[전하]], 입체 형태, 기하 구조는 단백질이 담당하는 특정 상호 작용의 세포 상호 작용을 활성화시켜서 매우 특이적인 리간드가 결합하는 것을 선택적으로 허용한다.<ref name=":03">{{서적 인용|제목=Biochemistry Free For All|성=Ahern|이름=Kevin|연도=2015|출판사=Oregon State University|위치=|쪽=110–141|isbn=}}</ref><ref name=":4">{{저널 인용|제목=Allosteric binding sites in Rab11 for potential drug candidates|저널=PLOS One|날짜=2018-06-06|권=13|호=6|쪽=e0198632|doi=10.1371/journal.pone.0198632|pmc=5991966|pmid=29874286}}</ref>

=== 촉매 작용 ===
[[파일:ActivationEnergyInt.svg|섬네일| [[효소]]가 존재하면 [[활성화 에너지]]가 감소하여 반응을 촉진시킨다. ]]
[[효소]]는 [[기질]] 및 [[생성물]]보다 전이 상태에 더 강력하게 결합함으로써 촉매 작용을 일으킨다. 촉매 결합 부위에서, 다수의 상이한 상호 작용이 기질에 작용할 수 있다. 여기에는 전기 촉매, 산 및 염기 촉매, 공유 촉매, 금속 이온 촉매가 포함된다.<ref name="Wilson_2010">{{서적 인용|제목=Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology|날짜=March 2010|출판사=Cambridge University Press|쪽=581–624|doi=10.1017/cbo9780511841477.016|isbn=9780511841477}}</ref> 이러한 상호 작용은 유리한 상호 작용을 제공하여 고 에너지 분자를 안정화시킴으로써 화학 반응의 활성화 에너지를 감소시킨다. 효소 결합은 반응과 무관한 물질의 근접 및 배제를 허용한다.<ref name=":52">{{서적 인용|제목=Foundations of chemical biology|성=Dobson|이름=C M|성2=Gerrard|이름2=J A|날짜=2008|출판사=Oxford University Press|isbn=9780199248995|oclc=487962823|성3=Pratt|이름3=A J}}</ref>

이들 작용을 수행할 수 있는 [[효소]]의 유형은 [[산화 환원 효소]], [[전달 효소]], [[가수 분해 효소]], [[분해 효소]], [[이성질화 효소]], [[연결 효소]]를 포함한다.<ref>{{서적 인용|제목=Polymer and Biopolymer Brushes|성=Azzaroni|이름=Omar|성2=Szleifer|이름2=Igal|날짜=2017-12-04|doi=10.1002/9781119455042|isbn=978-1-119-45501-1}}</ref>

예를 들어, [[전이효소]]인 [[헥소키네이스]]는 [[포도당]]의 [[인산화]]를 촉매하여 [[포도당 6-인산]]을 만든다. 헥소키네이스의 [[활성 부위]]의 [[잔기]]는 활성 부위에서 포도당 분자의 안정화를 허용하고, 유리한 상호 작용의 대안적인 경로의 시작을 자극하여 [[활성화 에너지]]를 감소시킨다.<ref>{{서적 인용|제목=Dictionary of Food Science and Technology (2nd Edition)|성=|이름=|연도=2009|출판사=International Food Information Service|위치=|쪽=|isbn=978-1-4051-8740-4}}</ref>

=== 억제 ===
[[억제제]] 결합에 의한 단백질 억제는 경로 조절, 항상성 조절 및 생리학적 기능의 방해를 유발할 수 있다.

[[경쟁적 억제]]는 활성 부위에서 유리 효소에 결합하기 위해 [[기질]]과 경쟁하여 결합시 효소-기질 복합체의 생성을 방해한다. 예를 들어, 일산화탄소 중독은 [[헤모글로빈]]의 [[일산화탄소]]의 경쟁적 결합으로 인해 발생한다.

[[비경쟁적 억제]]는 다른 활성 부위에서 기질과 동시에 결합한다. 효소-기질 복합체에 결합 시, 효소-기질 억제제 복합체(ESI)가 형성된다. [[경쟁적 억제]]와 유사하게, 생성물 형성 속도도 감소된다.<ref name="Hardin_2013">{{서적 인용|제목=Biochemistry - Essential Concepts|성=Hardin|이름=Charles C.|성2=Knopp|이름2=James A.|연도=2013|출판사=Oxford University Press|위치=New York|쪽=51–69|장=Chapter 8: Enzymes|isbn=978-1-62870-176-0}}</ref>

[[혼합 억제]]는 유리 효소 및 효소-기질 복합체 모두에 결합 할 수 있다. 그러나 경쟁적 및 비경쟁적 억제와 달리, 혼합 억제제는 알로스테릭 자리에 결합한다. 알로스테릭 결합은 기질에 대한 단백질의 친화성을 증가시킬 수 있는 형태 변화를 유도한다. 이 현상을 양성 변조라고 한다. 반대로, 기질에 대한 단백질의 친화성을 감소시키는 알로스테릭 결합은 음성 변조이다.<ref>{{서적 인용|url=|제목=Bioprocess engineering|성=Clarke|이름=Kim Gail|날짜=2013|권=|출판사=Woodhead Publishing|쪽=79–84|doi=10.1533/9781782421689|isbn=978-1-78242-167-2}}</ref>

== 종류 ==

=== 활성 부위 ===
활성 부위에서, [[기질]]은 효소와 결합하여 화학 반응을 유도한다.<ref name=":3">{{서적 인용|제목=Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology|날짜=March 2010|편집자-성=Wilson|편집자-이름=Keith|편집자2-성=Walker|편집자2-이름=John|출판사=Cambridge University Press|쪽=581–624|언어=en|장=Enzymes|doi=10.1017/cbo9780511841477.016|isbn=9780511841477|확인날짜=2018-11-01}}</ref><ref>{{서적 인용|제목=Dictionary of Chemical Engineering|성=Schaschke|이름=Carl|연도=2014|출판사=Oxford University Press|위치=|쪽=|isbn=978-1-62870-844-8}}</ref> 기질, 전이 상태, 생성물은 활성 부위 및 임의의 경쟁 억제제에 결합할 수 있다. 예를 들어, [[근세포]]에서 트로포닌과 [[칼슘]]의 결합은 트로포닌의 형태적 변화를 유도한다. 이것은 트로포마이신이 마이오신 머리가 결합하는 cross-bridge를 형성하고 [[근수축]]을 유도하는 [[액틴]]-[[마이오신]] 결합 부위를 노출시킬 수 있게 한다.<ref>{{서적 인용|제목=Biology How Life Works|성=Morris|이름=James|연도=2016|출판사=W.H. Freeman and Company|위치=United States of America|쪽=787–792|isbn=978-1-4641-2609-3}}</ref>

혈액에서, 경쟁적 결합의 예는 [[헴]]의 활성 부위에 대해 [[산소]]와 경쟁하는 [[일산화 탄소]]이다. 일산화 탄소의 높은 친화력은 산소 농도가 낮을 때, 산소를 능가 할 수 있다. 이러한 상황에서, 일산화 탄소의 결합은 헴이 산소에 대한 결합을 방해하여 일산화 탄소 중독을 초래하는 형태 변화를 유도한다.<ref name="Hardin_2013">{{서적 인용|제목=Biochemistry - Essential Concepts|성=Hardin|이름=Charles C.|성2=Knopp|이름2=James A.|연도=2013|출판사=Oxford University Press|위치=New York|쪽=51–69|장=Chapter 8: Enzymes|isbn=978-1-62870-176-0}}</ref>
[[파일:Enzyme_inhibition.png|섬네일| 활성 부위와 조절 (알로스테릭) 부위에서 각각 경쟁적 및 비경쟁적 효소 결합을 보여주는 사진 ]]

=== 알로스테릭 부위 ===
조절 부위에서, 리간드의 결합은 단백질 기능을 증폭시키거나 억제 할 수 있다.<ref name="Hardin_2013">{{서적 인용|제목=Biochemistry - Essential Concepts|성=Hardin|이름=Charles C.|성2=Knopp|이름2=James A.|연도=2013|출판사=Oxford University Press|위치=New York|쪽=51–69|장=Chapter 8: Enzymes|isbn=978-1-62870-176-0}}</ref><ref name="Konc_2014">{{저널 인용|제목=Binding site comparison for function prediction and pharmaceutical discovery|저널=Current Opinion in Structural Biology|날짜=April 2014|권=25|호=|쪽=34–9|doi=10.1016/j.sbi.2013.11.012|pmid=24878342}}</ref> 다량체 효소의 알로스테릭 부위에 대한 [[리간드]]의 결합은 양성 협력성을 유도하는데 도움을 준다. 즉, 하나의 기질 결합은 유리한 형태 변화를 유도하고, 효소가 제2기질에 결합할 가능성을 증가시킨다.<ref name="Fuqua_2004">{{서적 인용|제목=Prokaryotic Intercellular Signalling|성=Fuqua|이름=Clay|성2=White|이름2=David|날짜=2004|출판사=Springer Netherlands|쪽=27–71|doi=10.1007/978-94-017-0998-9_2|isbn=9789048164837}}</ref> 조절 부위 리간드는 단일 또는 다중 유형의 분자가 각각 효소 활성에 영향을 주는 동종 및 이종 리간드를 포함할 수 있다.<ref name="Creighton_2010">{{서적 인용|url=|제목=The Biophysical Chemistry of Nucleic Acids & Proteins|성=Creighton|이름=Thomas E.|날짜=2010|출판사=Helvetian Press|위치=|쪽=|isbn=978-0956478115|oclc=760830351}}</ref>

고도로 조절되는 [[효소]]는 [[대사 경로]]에서 필수적이다. 예를 들어, [[해당과정]]에서 [[과당]]을 [[인산화]]하는 [[포스포프룩토키나아제|포스포프럭토카이네이스]](PFK)는 [[아데노신 삼인산]]에 의해 조절된다. 또한 PFK는 [[이화 작용]]을 통해 [[아데노신 삼인산]]을 형성하도록 지정된 [[포도당]]의 양을 제어한다. 따라서 충분한 수준의 [[아데노신 삼인산]]에서, PFK는 아데노신 삼인산에 의해 억제된다. [[TCA 회로]]의 중간체인 [[시트르산]]도 PFK의 알로스테릭 조절제로서 작용한다.<ref name="Creighton_2010">{{서적 인용|url=|제목=The Biophysical Chemistry of Nucleic Acids & Proteins|성=Creighton|이름=Thomas E.|날짜=2010|출판사=Helvetian Press|위치=|쪽=|isbn=978-0956478115|oclc=760830351}}</ref><ref name="Currell_1997">{{서적 인용|제목=Biotechnological Innovations in Chemical Synthesis|성=Currell|이름=Brian R|성2=van Dam-Mieras|이름2=M C E|연도=1997|출판사=Butterworth-Heinemann|위치=Oxford|쪽=125–128|isbn=978-0-7506-0561-8}}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[활성 부위]]
* [[효소 저해제]]
* [[다른 자리 입체성 조절]]

== 각주 ==
{{각주}}

[[분류:단백질 구조]]
[[분류:구조생물학]]
[[분류:화학 결합]]