hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
단백질의 1차 구조 변형
일반적으로 폴리펩타이드는 비분지형 중합체이므로 이들의  차 구조는 종종 그의 골격을 따라 아미노산 서열에 의해 특정된다. 그러나 단백질은 가장 일반적으로 이황화 결합에 의해 가교 결합 될 수 있으며, 단백질의 이황화결합에 관여하는 시스테인이 필요하다. 다른 가교에는 데스모신(Desmosine)이 포함된다.
폴리펩타이드 사슬의 광학 이성질체는 라세미화를 겪을 수 있다. 순서는 변경되지 않지만 순서의 화학적 특성에 영향을 미친다. 특히 단백질에서 정상적으로 발견되는 L-아미노산은 자연적으로 이성질화 될 수있다.  대부분의 단백질 가수 분해 효소에 의해 분해 될 수 없는 D-아미노산을 형성하는 원자가 존재한다. 또한 프롤린은 펩타이드 결합에서 안정한 트랜스 이성질체를 형성 할 수 있다.
마지막으로 단백질은 다양한 번역 후 변형을 겪을 수 있다.
폴리펩타이드의 N 말단은 다음과 같이 변형 될 수 있다.
N 말단 아미노기의 양전하는 아세틸기로 변형됨로써 제거 될 수 있다(N 말단 차단).
번역 후 일반적으로 발견되는 N 말단 메티오닌은 포르밀기로 차단된 N 말단을 갖는다. 이 포르 밀기는 탈포르밀효소(Defromylase)에 의해 제거된다.
단백질의 1차 구조 변형
N 말단 글루타민은 그 자체를 공격하여 순환적 파이로 글루탐산을 형성할 수 있다.
미리스토일화는 아세틸화와 유사하다. 미리스일기는 단순한 메틸기 대신 14개의 소수성 탄소 꼬리를 가지고 있어 단백질을 세포막에 고정시키는 데 사용된다.
폴리펩타이드의 C 말단은 다음과 같이 변형될 수 있다.
C 말단은 아미노화에 의해 차단 될 수 있다(따라서 음전하를 중화시킴).
글리코실포스파티딜이노시톨(GPI)은 단백질을 세포막에 고정시키는 큰 소수성 인지질 그룹이다. 이는 아미노 결합을 통해 폴리펩타이드 C 말단에 부착되고, 이후 에탄올 아민에 연결되고, 최종적으로 포스파티딜이노시톨의 지질 부분에 연결된다.
마지막으로 펩타이드 곁사슬은 또한 공유적으로 변형 될 수 있다.
단백질의 1차 구조 변형
절단 이외에 인산화는 단백질의 가장 중요한 화학적 변형이다. 인산기는 세린, 트레오닌, 티로신 잔기의 곁사슬 하이드록시기에 부착 될 수 있으며, 그 부위에 음전하를 부가하고 비천연 아미노산을 생성한다. 이러한 반응은 인산화 효소에 의해 촉매되고 역반응은 인산 가수 분해 효소에 의해 촉매된다. 인산화 티로신은 종종 단백질이 서로 결합 할 수 있는 핸들로서 작용하는 반면, 세린/트레오닌의 인산화는 음전하 때문에 구조적 변화를 유도한다. 세린/트레오닌 잔기를 글루탐산으로 변화시킴으로써 세린/트레오닌의 인산화 효과를 확인할 수 있다.
당화(Glycosylation)는 매우 일반적이고 이질적인 화학적 변형이 잘 일어난다. 당 Moiety는 세린/트레오닌의 곁사슬 하이드록시기 또는 아스파라긴의 곁사슬 아미노기에 부착 될 수있다. 이러한 부착물은 용해도 증가에서 복잡한 인식에 이르기까지 다양한 기능을 수행할 수 있다. 모든 당화는 튜니카마이신과 같은 특정 억제제로 차단 될 수 있다.
단백질의 1차 구조 변형
이 변형에서, 아스파라긴 또는 아스파르트산의 곁사슬은 펩타이드 결합을 공격하여 대칭 숙신이미드 중간체를 형성한다. 중간체의 가수 분해는 아스파르트산 또는 β 아미노산, 동형 아스파르트산을 생성한다. 아스파라긴의 경우, 어느 하나의 생성물은 아미노기의 손실을 초래하여 탈아미드화가 된다.
프롤린 잔기는 라이신(한 원자에서) 일 수 있는 것처럼, 두 원자 중 하나에서 하이드록시기를 가질 수 있다. 프롤린은 콜라겐의 중요한 성분으로, 결핍시 콜라겐이 불안정하다. 하이드록시화 반응은 비타민 C을 필요로 하는 효소에 의해 촉매되며, 결핍시 괴혈병과 같은 많은 결합 조직 질환을 유발한다.
몇몇 단백질 잔기, 특히 라이신 및 아르기닌의 양전하 단백질이 메틸화 될 수 있다. 아르기닌 잔기는 핵산-인산 골격과 상호 작용하고 단백질-DNA 복합체에서 염기 잔기, 특히 구아닌과 수소 결합을 형성한다. 라이신 잔기는 단일 결합, 이중 결합, 삼중 결합으로 메틸화 될 수 있다. 그러나 메틸화는 곁사슬 상의 양전하를 변화시키지 않는다.
단백질의 1차 구조 변형
라이신 아미노기의 아세틸화는 N 말단의 아세틸화와 화학적으로 유사하다. 그러나 기능적으로, 라이신 잔기의 아세틸화는 핵산에 대한 단백질의 결합을 조절하는데 사용된다. 라이신 상의 양전하의 제거는(음전하) 핵산에 대한 정전기적 인력을 약화시킨다.
티로신은  원자로 황화 반응이 일어난다. 다소 특이하게도 이러한 변형은 소포체가 아닌 골지체에서 발생한다. 인산화 티로신과 유사하게, 황화 티로신은 세포 표면상의 케모카인 수용체에서 특정 인식을 위해 사용된다. 인산화와 마찬가지로, 황화는 이전 중립 위치에 음전하를 추가한다.
소수성 이소프렌(파네실, 제라닐, 제라닐제라닐기) 및 팔미토일기는  세포막에 단백질을 고정시키는 시스테인 잔기의 원자이다. GPI 및 미리토일앵커와 달리, 이들 그룹은 반드시 말단에 추가 될 필요는 없다.
글루탐산 곁사슬에 여분의 글루탐산 그룹 (이중 음전하)을 첨가하여 글루타민 잔기를 생성하는데, 비교적 드문 변형이다. 이것은 칼슘과 같은 경질 금속 이온에 대한 결합을 강화하는 데 사용된다.
단백질의 1차 구조 변형
큰 ADP-리보실기는 이종 효과를 가지면서 단백질 내의 여러 유형의 곁사슬로 옮길 수 있다. 이 변형은 Vibrio cholerae, Corynebacterium diphtheriae, Bordetella pertussis와 같은 이종 세균의 강력한 독소를 표적으로 한다.
다양한 형태의 접힌 단백질이 그들의 C 말단에서 다른 단백질의 라이신의 곁사슬 암모늄기에 부착 될 수 있다. 유비퀴틴이 이들 중 가장 흔하며, 일반적으로 유비퀴틴 표시된 단백질이 분해되어야 한다는 신호를 보낸다.
위에서 열거된 폴리펩타이드 변형은 진핵생물의 세포 내 소기관인 소포체에서 발생하고, 리보솜에서 합성 된 후에 발생한다.
많은 다른 화학 반응(시아닐화)은 생물학적 시스템에서는 발견되지 않지만 화학자들에 의해 단백질에 적용되었다.
상기에 열거된 것 이외에, 단백질의 1차 구조의 가장 중요한 변형은(가수 분해 또는 단백질 가수 분해 효소에 의한)펩타이드 절단이다. 단백질은 종종 비활성 전구체 형태로 합성된다. 일반적으로 N 말단 또는 C 말단 세그먼트는 단백질의 활성 자리를 차단하여 그 기능을 억제한다. 단백질은 억제 펩타이드를 절단함으로써 활성화된다.
단백질의 1차 구조 변형
일부 단백질은 스스로를 쪼개는 힘을 가지고 있다. 전형적으로 세린의 하이드록시기(드물게 트레오닌) 또는 시스테인 잔기의 티올기는 앞선 펩타이드 결합의 카르보닐 탄소를 공격하여 사면 결합 된 중간체(히드록시옥사졸리딘, 세린/트레오닌으로 분류 됨) 또는 히드록시티아졸리딘(시스테인중간체)가 그 예이다. 아미드 형태는 일반적으로 자유에너지에 의해 선호되므로, 이 중간체는 아미드 형태로 되돌아가는 경향이 있다. 그러나 추가적인 분자 상호 작용은 아미드 형태를 덜 안정적으로 만들 수 있다. 대신에 아미노기가 방출되어 펩타이드 결합 대신에 에스터 결합(세린/트레오닌) 또는 티오에스터 결합(시스테인)이 생성된다. 이 화학 반응을 'N-O 아실기 이동'이라고 한다.
간단한 가수 분해는 치환된 아미노기가 새로운 N 말단이 되는 폴리펩타이드 사슬을 분할한다. 이것은 glycosylasparaginase의 성숙에서 볼 수 있다. 또한 β 제거 반응은 사슬을 분할하지만, 새로운 N 말단에서 피루보일기를 초래한다. 이 피루보일기는 일부 효소, 특히 피루보일기의 전자 흡인력을 이용하는 S-DC( S-adenosylmethionine decarboxylase)와 같은 탈탄산효소(decarboxylaase)에서 공유 결합된 촉매 보조인자로 사용될 수 있다. 분자 내 에스터 교환으로 분지형 폴리펩타이드가 생성된다. 인테인(Intein)에서, 새로운 에스터 결합은 곧 C 말단 아스파라긴에 의한 분자 내 공격에 의해 파괴된다. 분자 간 에스터 교환 반응은 헤지호그 단백질 처리에서 볼 수 있듯이, 전체 세그먼트를 한 폴리펩타이드에서 다른 폴리펩타이드로 옮길 수 있다.
단백질의 1차 구조 다른 분자의 1차 구조
임의의 선형 사슬 이형 중합체는 단백질에 대한 용어의 사용과 유사하게 1차 구조를 가질 수 있지만, 이 사용은 단백질과 관련하여 매우 일반적인 사용과 비교하여 드물다. 광범위한 2차 구조를 갖는 RNA에서, 염기의 선형 사슬은 일반적으로 DNA에서와 같이 서열로 지칭된다. 다당류와 같은 다른 생물학적 중합체도 기본 구조는 아니지만 1차 구조를 갖는 것으로 간주 될 수 있다.
단백질의 1차 구조 2차 및 3차 구조와의 관계
생물학적 중합체의 1차 구조는 대부분 3차원 형태(3차 구조)를 결정한다. 단백질 서열은 2차 구조의 세그먼트 또는 막 관통 영역과 같은 국소 특징을 예측하는데 사용될 수 있다. 그러나 단백질 접힘의 복잡성은 현재 그 서열만으로 단백질의 3차 구조를 예측하는 것을 금지한다. 유사한 상동성 서열의 구조(동일한 단백질 군의 구성원)를 알면 상동성 모델링에 의해 3차 구조를 매우 정확하게 예측할 수 있다. 전장 단백질 서열이 이용 가능하다면, 등전점과 같은 일반적인 생물리학적 특성 을 추정 할 수 있다.
아사노촌 (가가와현 나카타도군)
아사노촌(일본어: 麻野村)은 일본 가가와현 나카타도군에 설치되었던 촌이다. 현재의 젠쓰지시에 해당한다.
아야카미정
아야카미정(일본어: 綾上町)은 일본 가가와현 아야우타군에 있던 정이다.
2006년 3월 21일에 료난정과 합병해 아야가와정이 되어 소멸하였다.
아야카미정 지리
가가와 현내의 거의 중앙에 위치하고 마을의 중심은 북부에 있다. 정역 남쪽으로 펼쳐진 사누키 산맥에서 아야 강이 북류 후 서류해 온다. 아야카와는 정역 중앙부에 나가가라 댐을 가지고 있다.
이노촌 (가가와현)
이노촌(飯野村)은 일본 가가와현 아야우타군에 설치되었던 촌이다. 현재의 마루가메시, 우타즈정의 일부에 해당한다.
이케다정 (가가와현)
이케다정(일본어: 池田町)은 일본 가가와현 북동쪽에 위치한 쇼도섬의 중앙부에 있던 정이다. 2006년 3월 21일 이케다정이 대등 합병해 쇼도시마정이 성립하여 소멸했다.
이도촌
이도촌(일본어: 井戸村)은 일본 가가와현 기타군에 있던 촌이다.
이도촌 역사
폐지후 1959년 11월 1일, 주민의 요청에 따라 구 촌의 일부가 오카와군 나가오정(현 사누키시)에 편입되었다.
GNGT1
구아닌 뉴클레오타이드 결합 단백질 G(T) 서브 유닛 감마 T1(Guanine nucleotide-binding protein G(T) subunit gamma-T1)은 인간에서 GNGT1 유전자에 의해 암호화되는 단백질이다.
HAPLN1
히알루론산 및 프로테오글리칸 연결 단백질 1(Hyaluronan and proteoglycan link protein 1)은 인간에서 HAPLN1 유전자에 의해 암호화되는 단백질이다.
단백질의 2차 구조
단백질의 2차 구조(Protein Secondary Structure)는 단백질의 국부 영역의 3차원 형태이다. 베타 회전 구조 및 오메가 루프 구조도 발생하지만 가장 일반적인 2차 구조의 요소는 알파 나선 구조와 베타 병풍 구조이다. 2차 구조 요소는 일반적으로 단백질이 3차원의 단백질의 3차 구조로 접히기 전에 중간체로 자발적으로 형성된다.
2차 구조는 펩타이드 골격에서 아미노 수소와 카복실 산소 원자 사이의 수소 결합 패턴에 의해 정의된다. 대안적으로 2차 구조는 정확한 수소 결합을 갖는지 여부에 관계없이 라마찬드란 조사구의 특정 영역에서 골격 다면각의 규칙적인 패턴에 기초하여 정의 될 수 있다.
2차 구조의 개념은 1952년 스탠퍼드 대학교에서 Kaj Ulrik Linderstrøm-Lang에 의해 처음 소개되었다. 핵산과 같은 다른 유형의 생체고분자도 특징적인 2차 구조를 가지고 있다.
단백질의 2차 구조 종류
가장 일반적인 2차 구조는 알파 나선 구조와 베타 병풍 구조이다. 310 나선 및 π 나선과 같은 다른 나선은 에너지적으로 유리한 수소 결합 패턴을 갖는 것으로 계산되지만 나선 중심의 바람직하지 않은 골격으로 인해 알파 나선의 끝을 제외하고 자연 단백질에서는 거의 관찰되지 않는다. 폴리 프롤린 나선 및 알파 병풍 구조와 같은 다른 확장 된 구조는 천연 상태 단백질에서는 드물지만 종종 중요한 단백질 접힘의 중간체로 가정된다. 단단한 회전과 느슨하고 유연한 루프는 보다 보통적인 2차 구조 요소를 연결한다. 무작위 코일(Random Coil)은 진정한 2차 구조는 아니지만 규칙적인 2차 구조가 없음을 나타내는 형태의 클래스이다.
단백질의 2차 구조 종류
아미노산은 다양한 2차 구조 요소를 형성하는 능력이 다양하다. 프롤린과 글라이신은 나선 차단기로 알려져 있다. 그러나 모두 특이한 구조적인 능력을 가지고 일반적으로 발견되는 회전이다. 단백질에서 나선 형태를 채택하는 것을 선호하는 아미노산은 메티오닌, 알라닌, 류신, 글루탐산, 라이신(MALEK)이다. 대조적으로, 큰 방향족 잔기(트립토판, 티로신, 페닐알라닌) 및 분지형 Cβ 아미노산(아이소류신, 발린, 트레오닌)은 베타 가닥을 선호한다. 그러나 이들 선호도는 서열 단독으로부터 2차 구조를 예측하는 신뢰성 있는 방법을 생성하기에는 강하지 않다.
짧은 DSSP의 단백질 2차 구조 사전은 일반적으로 단일 문자 코드로 단백질 2차 구조를 설명하는 데 사용된다. 2차 구조는 Pauling 등이 처음 제안한 수소 결합 패턴을 기반으로 지정된다. 1951년(단백질의 구조가 실험적으로 결정되기 전). DSSP가 정의하는 8가지 유형의 2차 구조가 있다.
단백질의 2차 구조 종류
코일은 종종 ' ' (공백), 'C' (코일), '-' (대시)로 표현된다. 나선 (G, H 및 I) 및 시트 형태는 모두 적절한 길이를 가져야 한다. 이는 1차 구조에서 2개의 인접한 잔기가 동일한 수소 결합 패턴을 형성해야 함을 의미한다. 나선 또는 병풍 수소 결합 패턴이 너무 짧으면 각각 T 또는 B로 지정된다. 다른 단백질 2차 구조의 할당 범주(날카로운 회전, 오메가 루프 등)가 있지만 자주 사용되지는 않는다.
단백질의 2차 구조는 수소 결합으로 정의되므로 수소 결합의 정확한 정의가 중요하다. 단백질의 2차 구조에 대한 표준 수소 결합 정의는 순수한 정전기 모델인 DSSP의 정의이다. 이것은 ±q1의 전하를 할당한다.
DSSP에 따르면, E가 −0.5 kcal/mol (−2.1 kJ/mol)보다 작은 경우에만 수소 결합이 존재한다. DSSP 공식은 물리적 수소 결합 에너지의 비교적 조잡한 근사치이지만 일반적으로 단백질의 2차 구조를 정의하기 위한 도구로 인정된다.
SST는 최소 메시지 길이(MML) 추정의 Shannon 정보 기준을 사용하여 단백질 좌표 데이터에 2차 구조를 할당하는 베이시안 방법이다. SST는 단백질의 2차 구조의 모든 할당을 주어진 단백질 좌표 데이터를 설명하려는 잠재적 가설로 취급한다. 핵심 아이디어는 최상의 2차 구조 지정이 주어진 단백질 좌표의 좌표를 가장 경제적인 방법으로 설명할 수 있는 것이므로, 2차 구조의 추론을 비손실 압축과 연결하는 것이다. SST는 모든 단백질 사슬을 다음과 같은 할당 유형과 관련된 영역으로 정확하게 묘사한다.
SST는 π 및 310 나선 캡을 표준 α 나선 구조까지 감지하고 다양한 확장 가닥을 일관된 베타 병풍 구조에 자동으로 조립한다. 해부된 2차 구조 요소의 읽기 가능한 출력과 할당된 2차 구조 요소를 개별적으로 시각화하기 위한 해당 파이몰 로드 가능 스크립트를 제공한다.
단백질의 2차 구조 실험 결정
생체고분자의 대략적인 2차 구조 함량(예를 들어, 어떤 단백질은 40% 알파 나선 구조 및 20% 베타 병풍 구조)은 분광학적으로 추정 될 수 있다. 단백질의 경우, 일반적인 방법은 원자외선(far-UV, 170-250nm)으로 추정한다. 208~222nm에서는 알파 나선 구조를 나타내고, 204~214nm에서는 베타 병풍 구조 또는 무작위 코일을 나타낸다. 또 다른 방법은 적외선 분광법으로, 수소 결합으로 인한 아미노기의 결합 진동의 차이를 감지한다. 마지막으로 2차 구조 함량은 초기에 할당되지 않은 핵자기 공명 스펙트럼의 화학적 이동을 사용하여 정확하게 추정 할 수 있다.
단백질의 2차 구조 예측
아미노 서열에서만 단백질의 3차 구조를 예측하는 것은 매우 어려운 문제이지만(단백질의 구조 예측 참조)보다 간단한 2차 구조 정의를 사용하는 것이 더 다루기 쉽다.
2차 구조 예측의 초기 방법은 알파 나선 구조, 베타 병풍 구조, 무작위 코일의 세 가지 주요 상태를 예측하는 것으로 제한되어 왔다. 이들 방법은 개별 아미노산의 알파 나선 구조 또는 베타 병풍 구조의 형성에 기초하고, 때때로 2차 구조 요소를 형성하는 자유에너지를 추정하기 위한 규칙과 결합된다. 아미노산 서열로부터 단백질 2차 구조를 예측하기 위해 가장 널리 사용된 기술은 Chou-Fasman 방법과 GOR 방법이 있다. 이러한 방법이 잔기가 채택하는 3가지 상태(알파 나선 구조, 베타 병풍 구조, 무작위 코일)를 예측할 때 60%의 정확도를 달성한다고 주장했지만, 나중에 블라인드 컴퓨팅 평가는 실제 정확도가 훨씬 낮다는 것을 보여주었다.
단백질의 2차 구조 예측
다중서열정렬을 이용함으로써 정확도(약 80%까지)의 현저한 증가가 이루어졌다. 진화 과정에서 한 위치에서 발생하는 아미노산의 전체 분포를 알면 해당 위치 근처의 구조적 경향을 훨씬 더 잘 파악할 수 있다. 예를 들어 주어진 단백질은 어떠한 위치에 글리신을 가질 수 있으며, 그 자체로 무작위 코일을 제안 할 수 있다. 그러나 다중서열정렬은 알파 나선 구조의 아미노산이 거의 10억 년의 진화에 걸친 상동성 단백질의 95%에서 발생한다는 것을 나타낼 수 있다. 또한 그 위치 및 근처 위치에서의 평균 소수성을 조사함으로써, 동일한 정렬은 알파 나선 구조와 일치하는 잔류 용매 접근성의 패턴을 제안 할 수 있다. 종합하면 이들 인자는 원래 단백질의 글리신이 무작위 코일이 아닌 알파 나선 구조을 채택함을 시사한다. 사용 가능한 모든 데이터를 결합하여 인공신경망, 은닉 마르코프 모형 및 서포트 벡터 머신을 포함한 3가지 상태 예측을 형성하는 데 여러 유형의 방법이 사용된다. 또한 최신 예측 방법은 모든 위치에서 예측에 대한 신뢰 점수를 제공한다.
단백질의 2차 구조 응용
단백질 및 핵산의 2차 구조는 다중 서열 정렬을 돕기 위해 사용될 수 있다. 이러한 정렬은 간단한 서열 정보 외에 2차 구조 정보를 포함시킴으로써 보다 정확하게 이루어질 수 있다. 염기쌍이 서열보다 훨씬 더 많이 보존되기 때문에 이것은 때때로 RNA에서는 덜 유용하다. 1차 구조가 정렬 불가능한 단백질 사이의 먼 관계는 때때로 2차 구조에 의해 발견 될 수 있다.
알파 나선 구조는 천연 단백질에서 베타 가닥보다 더 안정적이고 돌연변이에 강하고 설계 가능하다는 것이 밝혀졌다. 기능성 all-알파 단백질의 설계는 알파 나선 구조와 베타 가닥 모두를 갖는 단백질을 설계하는 것보다 쉽다.
레닌그라드 사건
레닌그라드 사건(러시아어: Ленинградское дело)은 1948년 말(또는 1949년 초)부터 전연방 공산당 레닌그라드 지구당에 속한 당 간부 및 관료 약 2천 명이 약 4년에 걸쳐 숙청된 사건이다.
레닌그라드 사건 개요
1949년 1월 10일 러시아 소비에트 연방 사회주의 공화국 레닌그라드에서 도시 재건을 위한 경제 정책의 일환으로 무역 박람회가 개최되었다. 그러나, 박람회를 여는 과정에서 경제 관련 부패 고발이 이어졌고 전연방 공산당 중앙위원회-통제위원회의 명령으로 해당 사건에 대한 수사가 시작되었다. 통제위원회는 부패 혐의로 다음 9명의 당 간부 및 관료를 기소하였다.
통제위원회는 이들이 무역 활성화에 관한 중앙당 지시를 쿠즈네초프의 묵인 아래에 어긴 동시에 허락 없이 산업무역 박람회를 열었으며, 미하일 로디오노프가 조작한 회계 정보를 바탕으로 날조 문서를 작성하여 중앙당에 허위 서면 보고를 했다고 하였다. 1949년 2월 22일에는 레닌그라드 지구당 공동 총회가 열렸으며, 게오르기 말렌코프 주도로 레닌그라드 지구당 당 간부에 대한 조사가 이루어졌다.
말렌코프는 조사 후 결과 보고에서 레닌그라드 지역당의 일부 관료들이 내부적으로 ‘러시아 공산당’이라는 비밀 파벌을 결성하여 반당 행위에 가담하려고 했다고 보고했다. 1949년 7월에는 본격적인 체포 조사가 실시되었다. 1950년 10월 1일에는 반당 행위에 가담했다고 판단되는 핵심 멤버 6명이 모두 총살형에 처해졌다.
레닌그라드 사건 원인
『흐루쇼프 회고록』에 따르면, 그가 사망한 2개월 후인 1948년 10월부터 전연방 공산당 레닌그라드 지구당의 주요 간부가 스탈린에 의해 대거 숙청되는 사건이 발생했음을 알 수 있다. 니키타 흐루쇼프(Ники́та Хрущёв)는 이를 게오르기 말렌코프(Гео́ргий Маленко́в)가 주도한 음모라고 여겼으며, 그의 주장에 따르면, 소련 국가계획위원회 의장 니콜라이 보즈네센스키, 러시아 소비에트 연방 사회주의 공화국의 장관회의 주석 미하일 로디오노프, 전연방 공산당 정치국 서기국원 알렉세이 쿠즈네초프, 레닌그라드 지구당 제1서기 표트르 폽코프 등이 안드레이 즈다노프(Андре́й Жда́нов) 파벌로 지목당하여 총살당했다고 한다. 그러나 이들이 즈다노프의 파벌에 속했다는 이유로 처형당했다는 주장은 신빙성이 떨어진다. 첫 번째로, 즈다노프 일파가 스탈린에 의해 숙청을 당하였다면, 즈다노프와 관련된 건물명·기관명·기타 지명이 모두 바뀌어야 하고 그가 저술한 논문은 모두 소각 처리가 되어야 하는데, 레닌그라드 사건 이후 1989년까지 소비에트 연방 내에서 즈다노프와 관련된 여러 요소들은 유지된 상태였다. 일설에 의하면, 흐루쇼프의 주장은 음모론에 불과하며 흐루쇼프가 말렌코프를 견제하기 위해 지어낸 것이라는 주장도 있다.
레닌그라드 사건 원인
러시아 및 소련 사학자들이 추정하는 레닌그라드 사건의 본질은 크게 세 가지로 나눠지며, 각 학자마다 그 본질에 대한 추정이 다르다.
즈다노프 파벌과 말렌코프 파벌 사이의 권력 투쟁이 사건의 본질이라는 주장이다. 즈다노프는 문화 선전의 신봉자로, 말렌코프의 기술주의 노선에 반대했었고 서로 사이가 험악했었는데, 즈다노프 사후 말렌코프가 자신의 정치적 입지를 다지기 위하여 레닌그라드 사건을 기획했다는 것이다. 이에 관한 주장의 제일 근거는 『흐루쇼프 회고록』이다. 그러나 실제로 숙청된 대부분의 관료가 즈다노프 파벌과 무관하다는 점에서 소수설로 되고 있다.
1928년 전연방 공산당 제14차 당 대회에서 결정된 사안에 대한 것이 사건의 본질이라는 주장이다. 당시 소비에트 연방 내 각 공화국의 독립성 강화에 관한 법안 초안 준비위원회에서 논의된 것과 관련해서 분리주의적 의견을 지지했던 일파가 존재했으며, 해당 논의는 1947년까지 진행되었다. 결과적으로 각 공화국 독립성을 강화하기 위한 일련의 개혁 조치는 시행되지 않았는데, 이 시기 분리주의적 의견을 지지했던 일파를 스탈린이 숙청했다는 주장이다.
레닌그라드 사건 원인
레닌그라드 지구당 관료들의 경제적 부패 행위가 사건 발생의 본질이라는 주장이다. 당시 전연방 공산당 중앙위원회의 당 통제위원회 기록 보관 자료에 따르면, 레닌그라드 당 관료들이 레닌그라드 재건 과정에서 회계 조작과 부정 축재를 행했음이 상세히 기록되어있다. 이 사건의 본질에 대하여 레닌그라드 지구당 관료의 부패가 원인이라는 주장은 부패를 강력한 방식으로 엄단하는 이오시프 스탈린의 개인적 업무 특성과 제2차 세계 대전 이후 소비에트 연방 내 다른 지역에서도 레닌그라드 사건과 유사한 부패 관료 숙청이 일어났다는 사실을 통하여 지지된다. 소비에트 연방 내에서 내내 주된 입장으로 되었으며, 현재 소련 연구 러시아 사학자들 사이에서도 다수설로 되고 있다.
도시공학자이자 러시아 및 우크라이나 도시사 전문가인 Blair A. Ruble에 따르면, 당시 숙청 이유는 전후 레닌그라드 재건 과정에서 일어난 대규모 예산 집행 처리 문제 때문이라고 전하고 있다. 물론 그는 동시에 게오르기 말렌코프가 즈다노프 파벌이 많을 것으로 예상되는 레닌그라드 지역의 관료를 제거하여 자신의 정치적 입지를 다지기 위해 이 문제를 최초로 제기했을 것이라고 분석했다.
레닌그라드 사건 원인
러시아학 전문가인 O. 클레프뉵(О, Хлевнюк)은 해당 사건을 즈다노프 파벌 제거를 위한 사건이라고 보기 어려우며, 실제 사건 발생일은 1948년 12월부터라고 기술하고 있다. 그는 레닌그라드 도시 재건을 위한 무역 박람회에서 레닌그라드 당 간부들이 예산을 빼돌린 동시에 기타 사기 행각을 벌인 것이 이 사건의 발단이라고 주장하였다. 문제는 이 사건에 연루된 자와 일정한 관계를 갖고 있는 모든 당료들에 대한 재판은 대부분 졸속으로 처리되었기에 무의미한 희생자가 많이 발생하였다고 하였다.
레닌그라드 사건 결과
1950년 1월 집계로 약 216명이 유죄로 판명되었다. 이 중에서 26명이 총살형에 처해졌고, 69명이 자아비판을 강요당했으며, 나머지는 징역형에 처해졌다. 나머지 중 2명은 재판 과정 중 옥사하였고, 법적으로는 혐의가 입증되지 않았으나, 일련의 ‘정치적 숙청’이라는 의미에서 직장에서 해고를 당하거나 시베리아 유배를 당하였다. 또한 사형 집행이 된 일부 인물에 대한 판결은 1954년에 번복이 되기도 하였다. 니키타 흐루쇼프 집권 후 그에 의해 특별사면조치가 이루어져 석방되었고, 정치적 박해도 중단되었다. 이미 사망한 당원들에 관해서는 당적 회복을 결정하였다. 그러나 이러한 조치는 흐루쇼프가 이들에 대해 ‘무죄’라고 판단하여 실시한 것은 아니다.
단백질의 결정
단백질 결정화(蛋白質 結晶化, 영어: protein crystallization)는 결정 접촉에 의해 안정화된 개별적인 단백질 분자의 규칙적인 배열을 형성하는 과정이다. 결정이 충분히 완성되면 회절된다. 일부 단백질은 수정체의 아쿠아포린과 같이 자연적으로 결정질 배열을 형성한다.
단백질 구조 예측
단백질 구조 예측(蛋白質構造豫測, 영어: protein structure prediction)은 아미노산 서열로부터 단백질의 3차원 구조, 즉 단백질 접힘, 단백질의 1차 구조으로부터 단백질의 2차 구조, 3차 구조, 4차 구조를 추정하는 과정이다. 구조 예측은 단백질 디자인과는 근본적으로 다르다. 단백질 구조 예측은 생물정보학 및 이론화학에 의해 추구되는 가장 중요한 목표 중 하나이다. 의학(약물 설계) 및 생명공학(새로운 효소 설계)에서 매우 중요하다. 2년마다 CASP 실험(단백질 구조 예측을 위한 중요 기술 평가)에서 현재 방법의 성능을 평가한다.
단백질 설계
단백질 설계(蛋白質設計, 영어: protein design)은 단백질의 새로운 활동, 행동 또는 목적을 설계하고 단백질 기능에 대한 기본적인 이해를 향상시키기 위해 새로운 단백질 분자의 합리적인 설계법을 찾아가는 과정이다. 단백질은 스크래치(do novo 설계) 또는 공지된 단백질 구조 및 서열의 계산된 변이체를 만들어서 설계(단백질 재 설계) 할 수 있다. 합리적인 단백질 설계 접근법은 특정 구조로 접힐 단백질 서열 예측을 한다. 이러한 예측된 서열은 펩타이드 합성, 부위 지향 돌연변이 유발 또는 인공 유전자 합성과 같은 방법을 통해 실험적으로 검증 될 수 있다.
베트남 정부
베트남 사회주의 공화국 정부(베트남어: Chính phủ Việt Nam)는 베트남의 국가 집행 기관(행정부)이며, 정부의 구성원은 베트남 국회에 의해 선출된다.
베트남 정부 개요
2013년 베트남 헌법 제97조는 다음과 같이 규정하고 있다.
특히, 제71조는 각 국회의 임기는 5년으로 규정하고 있다.
2013년 베트남 헌법 제95조 1항은 다음과 같이 규정한다.
2013년 베트남 헌법 제96조는 다음과 같이 규정하고 있다.
정부는 다음과 같은 의무와 권한을 가진다.
국가 행정부의 관리를 통합한다. 주정부 기관의 간부, 공무원, 공무원 및 공무원 관리; 국가기구의 관료주의와 부패를 예방하고 싸우고 불만과 비난의 검사, 조사 및 해결을 조직한다. 모든 수준의 부처, 장관급 기관, 정부 부처 기관 및 인민위원회의 활동을 이끌고; 우수한 주정부 기관의 문서를 구현할 때 인민위원회를 지도하고 조사한다. 인민위원회가 업무를 수행하고 법으로 규정된 권한을 행사할 수 있는 조건을 조성한다.
정부는 대통령과 국회의 감독을 받는다. 정부는 다음을 준수해야 한다.
정부는 그 책임을 수행하며 대통령, 국회 및 국회 상임위원회에 그 업무를 보고한다.
정부의 기능, 업무 및 조직은 1992년 헌법 제8장, 《정부 조직에 관한 법률》(2001) 및 《정부의 작업 규정》 (2003년 12월 23일 공표)에 규정되어 있다.)
정부의 법령과 총리의 결정은 베트남의 조례이다.
베트남 정부 부처 위원회(1980–2001)
1980년 헌법에 의해 베트남 부처 위원회가 관리하고 국가의 정부 활동을 규정하는 근거가 위임되었다. 1980년 헌법에는 “베트남 사회주의 공화국 정부는 최고 권위 기관이자, 최고 집행 기관”이라고 규정되어 있다. 그것은 베트남 국회와 보다 직접적으로 베트남 국무원에 책임이 있다. 국회 회의가 없을 때 그 임무에는 법률, 법령 및 기타 법안을 국회와 국가 이사회에 제출하는 것이 포함된다. 국가 계획 및 예산 초안 작성과 국회의 승인에 따라 시행; 국가 경제 발전 관리; 국방 활동을 조직하고 군대의 준비를 보장한다. 그리고 국가의 대외 관계를 조직하고 관리한다. 의원은 부의장, 부의장, 내각 장관과 국회 위원장을 포함하며, 사무국장은 국회와 일치한다. 각료회의에는 자체 상임위원회가 있으며, 이 위원회는 협의회의 활동을 조정하고 동원하는 역할을 한다. 1986년 상임위원회는 10명에서 13명으로 확대되었다.
베트남 정부 부처 위원회(1980–2001)
각 부처는 2 ~ 12명의 부장관이 보조하는 장관이 이끌고 있다. 부처의 수와 기능은 헌법에 규정되어 있지 않지만 1987년에는 23개의 부처와 다른 많은 전문위원회와 부서가 있었다. 제6차 국회 총회 소집에 대한 명백한 응답 1986년에 간소화된 관료주의를 위해 여러 부처가 합병되었다.
베트남 정부 정부 부처
정부는 현재 18개의 부처, 4개의 장관급 기관 및 9개의 부속 기관이 있다.
단백질 공학
단백질 공학(蛋白質工學, protein engineering)은 유용하거나 가치있는 단백질을 개발하는 과정이다. 그것은 단백질 접힘과 단백질 설계 대한 많은 이해가 필요한 학문이다.
단백질 공학은 종종 자연에서 발견되는 아미노산 서열을 변경하여 비천연 폴리펩티드의 설계 및 생산을 통해 유용하거나 가치 있는 단백질을 개발하는 과정이다. 이는 단백질 폴딩의 이해와 단백질 설계 원리에 대한 인식에 대한 많은 연구가 진행되고 있는 젊은 분야이다. 그것은 산업 촉매 작용을 위한 많은 효소의 기능을 향상시키는 데 사용되었다. 또한 2017년까지 1,680억 달러로 추산되는 제품 및 서비스 시장이다.
단백질 공학에는 두 가지 일반적인 전략이 있다: 합리적 단백질 설계와 유도 진화. 이러한 방법은 상호 배타적이지 않다. 연구자들은 종종 이 두 가지를 모두 적용한다. 미래에는 단백질 구조와 기능에 대한 보다 자세한 지식과 고처리량 스크리닝의 발전으로 단백질 공학의 능력이 크게 확장될 수 있다. 결국에는 유전자 코드에 새로운 아미노산을 암호화할 수 있는 확장된 유전자 코드와 같은 새로운 방법을 통해 비천연 아미노산도 포함될 수 있다.
단백질 공학 접근 방식
합리적 단백질 설계에서 과학자는 단백질의 구조와 기능에 대한 상세한 지식을 사용하여 원하는 변화를 만든다. 일반적으로 부위지정 돌연변이 유발 방법이 잘 개발되어 있기 때문에 저렴하고 기술적으로 쉽다는 장점이 있다. 그러나 가장 큰 단점은 단백질의 상세한 구조 정보가 종종 부족하며, 설령 있다고 해도 구조 정보는 대부분 단백질 구조의 정적인 그림을 제공하기 때문에 다양한 돌연변이의 영향을 예측하기 매우 어려울 수 있다는 점이다. 하지만 Folding@home 및 폴드잇과 같은 프로그램은 크라우드소싱 기술을 활용하여 단백질의 접힘 모티프에 대한 통찰력을 얻고 있다.
컴퓨터 단백질 설계 알고리즘은 미리 지정된 목표 구조로 접혔을 때 에너지가 낮은 새로운 아미노산 서열을 식별하고자 한다. 검색해야 할 서열-형태 공간은 넓지만, 컴퓨터 단백질 설계의 가장 어려운 요구 사항은 최적의 서열을 유사한 차선의 서열과 구별할 수 있는 빠르고 정확한 에너지 함수이다.
단백질 공학 접근 방식
단백질에 대한 구조 정보가 없는 경우, 서열 분석은 단백질에 대한 정보를 밝히는 데 종종 유용하다. 이러한 기술에는 대상 단백질 서열을 다른 관련 단백질 서열과 정렬하는 것이 포함된다. 이 정렬은 종 간에 보존되어 있으며 단백질 기능에 중요한 아미노산이 무엇인지 보여줄 수 있다. 이러한 분석은 돌연변이의 표적이 될 수 있는 핫스팟 아미노산을 식별하는 데 도움이 될 수 있다. 다중서열정렬은 PREFAB, SABMARK, OXBENCH, IRMBASE, BALIBASE와 같은 데이터베이스를 활용하여 대상 단백질 서열을 알려진 서열과 상호 참조한다. 다중 서열 정렬 기술은 아래에 나열되어 있다.
이 방법은 k-튜플 또는 니들만-분쉬 방법을 사용하여 서열의 쌍별 정렬을 수행하는 것으로 시작된다. 이러한 방법은 서열 쌍 간의 쌍별 유사성을 나타내는 매트릭스를 계산한다. 유사성 점수는 이웃 연결 방법을 사용하여 가이드 트리를 생성하는 데 사용되는 거리 점수로 변환된다. 이 가이드 트리는 다중 서열 정렬을 생성하는 데 사용된다.
단백질 공학 접근 방식
이 방법은 k-튜플 방법을 활용하여 최대 190,000개의 서열을 정렬할 수 있다. 다음으로 mBed 및 k-평균 방법을 사용하여 서열을 클러스터링한다. 그런 다음 HH 정렬 패키지에서 사용하는 UPGMA 방법을 사용하여 가이드 트리를 구성한다. 이 가이드 트리는 다중 서열 정렬을 생성하는 데 사용된다.
이 방법은 고속 푸리에 변환(FFT)을 활용하여 아미노산 서열을 각 아미노산 잔기의 부피 및 극성 값으로 구성된 서열로 변환한다. 이 새로운 서열은 상동 영역을 찾는 데 사용된다.
이 방법은 우-맨버(Wu-Manber) 근사 문자열 일치 알고리즘을 사용하여 다중 서열 정렬을 생성한다.
이 방법은 Kmer 및 Kimura 거리를 활용하여 다중 서열 정렬을 생성한다.
이 방법은 정렬 진화를 위한 트리 기반 일관성 목적 함수를 활용한다. 이 방법은 Clustal W보다 5~10% 더 정확한 것으로 나타났다.
단백질 공학 접근 방식
공진화 분석은 상관 돌연변이, 공변이 또는 공동 치환이라고도 알려져 있다. 이 유형의 합리적 설계는 진화적으로 상호작용하는 유전자 좌위에서 상호적인 진화적 변화를 포함한다. 일반적으로 이 방법은 대상 서열에 대한 큐레이션된 다중 서열 정렬을 생성하는 것으로 시작된다. 이 정렬은 그 다음 고도로 갭이 있는 서열과 서열 유사성이 낮은 서열을 제거하는 수동 정제 과정을 거친다. 이 단계는 정렬의 품질을 높인다. 다음으로, 수동으로 처리된 정렬은 서로 다른 상관 돌연변이 알고리즘을 사용하여 추가 공진화 측정을 위해 활용된다. 이러한 알고리즘은 공진화 점수 매트릭스를 생성한다. 이 매트릭스는 다양한 유의성 테스트를 적용하여 유의미한 공진화 값을 추출하고 배경 잡음을 제거하여 필터링된다. 공진화 측정은 그 성능과 엄격성을 평가하기 위해 추가로 평가된다. 마지막으로, 이 공진화 분석의 결과는 실험적으로 검증된다.
단백질 공학 접근 방식
단백질의 드 노보 생성은 기존 단백질 구조에 대한 지식의 이점을 얻는다. 기존 단백질 구조에 대한 이러한 지식은 새로운 단백질 구조를 예측하는 데 도움이 된다. 단백질 구조 예측 방법은 다음 네 가지 범주 중 하나에 속한다: 선험적 방법, 단편 기반 방법, 상동성 모델링, 단백질 스레딩.
이러한 방법은 템플릿에 대한 구조 정보를 사용하지 않고 자유 모델링을 포함한다. 선험적 방법은 자유 에너지의 전역 최소값에 해당하는 단백질의 고유 구조를 예측하는 것을 목표로 한다. 선험적 방법의 몇 가지 예로는 AMBER, GROMOS, GROMACS, CHARMM, OPLS, ENCEPP12가 있다. 선험적 방법의 일반적인 단계는 관심 단백질의 기하학적 표현으로 시작된다. 다음으로 단백질에 대한 잠재 에너지 함수 모델이 개발된다. 이 모델은 분자 역학 포텐셜 또는 단백질 구조 유래 포텐셜 함수를 사용하여 생성될 수 있다. 잠재 모델 개발 후, 분자 동역학 시뮬레이션, 몬테카를로 시뮬레이션 및 유전 알고리즘을 포함한 에너지 검색 기술이 단백질에 적용된다.
단백질 공학 접근 방식
이러한 방법은 구조에 대한 데이터베이스 정보를 사용하여 상동 구조를 생성된 단백질 서열과 일치시킨다. 이러한 상동 구조는 가장 낮은 잠재 에너지 점수를 달성하는 것을 목표로 점수 매기기 및 최적화 절차를 사용하여 컴팩트한 구조로 조립된다. 단편 정보를 위한 웹 서버는 I-TASSER, ROSETTA, ROSETTA @ home, FRAGFOLD, CABS fold, PROFESY, CREF, QUARK, UNDERTAKER, HMM, ANGLOR이다.:72
단백질 공학 접근 방식
이러한 방법은 단백질의 상동성에 기반을 둔다. 이러한 방법은 비교 모델링이라고도 알려져 있다. 상동성 모델링의 첫 번째 단계는 일반적으로 쿼리 서열과 상동인 알려진 구조의 템플릿 서열을 식별하는 것이다. 다음으로 쿼리 서열을 템플릿 서열에 정렬한다. 정렬 후, 구조적으로 보존된 영역은 템플릿 구조를 사용하여 모델링된다. 이어서 템플릿과 다른 측쇄와 루프를 모델링한다. 마지막으로 모델링된 구조는 정제 및 품질 평가를 거친다. 상동성 모델링 데이터를 위한 사용 가능한 서버는 다음과 같다: SWISS MODEL, MODELLER, ReformAlign, PyMOD, TIP-STRUCTFAST, COMPASS, 3d-PSSM, SAMT02, SAMT99, HHPRED, FAGUE, 3D-JIGSAW, META-PP, ROSETTA, I-TASSER.
단백질 공학 접근 방식
단백질 스레딩은 쿼리 서열에 대한 신뢰할 수 있는 상동체가 발견되지 않을 때 사용될 수 있다. 이 방법은 쿼리 서열과 템플릿 구조 라이브러리를 얻는 것으로 시작된다. 다음으로, 쿼리 서열은 알려진 템플릿 구조 위에 스레딩된다. 이러한 후보 모델은 점수 함수를 사용하여 점수가 매겨진다. 이들은 쿼리 및 템플릿 서열의 잠재 에너지 모델에 기반하여 점수가 매겨진다. 가장 낮은 잠재 에너지 모델을 가진 일치가 선택된다. 스레딩 데이터를 검색하고 계산을 수행하는 방법 및 서버는 다음과 같다: GenTHREADER, pGenTHREADER, pDomTHREADER, ORFEUS, PROSPECT, BioShell-Threading, FFASO3, RaptorX, HHPred, LOOPP server, Sparks-X, SEGMER, THREADER2, ESYPRED3D, LIBRA, TOPITS, RAPTOR, COTH, MUSTER.
합리적 설계에 대한 자세한 내용은 부위지정 돌연변이 유발을 참조하시오.
단백질 공학 접근 방식
다중가 결합은 친화성 효과를 통해 결합 특이성 및 친화도를 높이는 데 사용될 수 있다. 단일 생체분자 또는 복합체에 여러 개의 결합 도메인이 있으면 개별 결합 이벤트를 통해 다른 상호작용이 발생할 가능성이 높아진다. 친화도 또는 유효 친화도는 개별 친화도의 합보다 훨씬 높을 수 있어, 표적 결합에 비용 및 시간 효율적인 도구를 제공한다.
다중가 단백질은 번역 후 변형 또는 단백질 코딩 DNA 서열의 증식을 통해 비교적 쉽게 생산될 수 있다. 다중가 및 다중특이성 단백질의 주요 장점은 알려진 단백질의 표적에 대한 유효 친화도를 높일 수 있다는 것이다. 불균일한 표적의 경우 단백질 조합을 사용하여 다중특이성 결합을 유도하면 특이성이 증가할 수 있으며, 이는 단백질 치료제에 높은 적용 가능성을 가진다.
다중가 결합의 가장 일반적인 예는 항체이며, 이중특이성 항체에 대한 광범위한 연구가 진행 중이다. 이중특이성 항체의 응용 분야는 진단, 영상화, 예방 및 치료를 포함하는 광범위한 스펙트럼을 포함한다.
단백질 공학 접근 방식
유도 진화에서는 예를 들어 오류 경향 PCR 또는 서열 포화 돌연변이 유발에 의해 무작위 돌연변이 유발이 단백질에 적용되고, 원하는 특성을 가진 변이체를 선택하기 위해 선택 체제가 사용된다. 그런 다음 추가적인 돌연변이 및 선택 라운드가 적용된다. 이 방법은 자연적인 진화를 모방하며, 일반적으로 합리적인 설계보다 우수한 결과를 생성한다. DNA 셔플링이라는 추가적인 과정은 성공적인 변이체의 조각들을 혼합하여 더 나은 결과를 생성한다. 이러한 과정은 유성 생식 중에 자연적으로 발생하는 상동 재조합을 모방한다. 유도 진화의 장점은 단백질에 대한 사전 구조 지식이 필요하지 않으며, 주어진 돌연변이가 어떤 영향을 미칠지 예측할 필요도 없다는 것이다. 실제로 유도 진화 실험의 결과는 종종 놀랍다. 왜냐하면 원하는 변화는 종종 예상치 못한 영향을 미치는 돌연변이에 의해 발생하기 때문이다. 단점은 고속대량 스크리닝이 필요하다는 것인데, 이는 모든 단백질에 대해 실현 가능하지 않다. 많은 양의 재조합 DNA를 돌연변이시키고 원하는 특성을 위해 제품을 스크리닝해야 한다. 많은 수의 변이체는 종종 프로세스를 자동화하기 위해 값비싼 로봇 장비를 필요로 한다. 또한 모든 원하는 활동을 쉽게 스크리닝할 수 있는 것은 아니다.
단백질 공학 접근 방식
자연 다윈 진화는 실험실에서 촉매 작용을 포함한 다양한 응용 분야에 대한 단백질 특성을 맞춤화하기 위해 효과적으로 모방될 수 있다. 크고 다양한 단백질 라이브러리를 생산하고 접힌 기능적 변이체를 스크리닝하거나 선택하기 위한 많은 실험 기술이 존재한다. 접힌 단백질은 무작위 서열 공간에서 놀랍도록 자주 발생하며, 이는 선택적 결합제와 촉매를 진화시키는 데 활용될 수 있다. 심층 서열 공간에서 직접 선택하는 것보다 더 보수적이지만, 무작위 돌연변이 및 선택/스크리닝에 의한 기존 단백질의 재설계는 기존 특성을 최적화하거나 변경하는 데 특히 강력한 방법이다. 또한 더 야심 찬 공학 목표를 달성하기 위한 훌륭한 출발점을 나타낸다. 실험 진화를 현대 계산 방법과 결합하는 것은 자연에 알려지지 않은 기능성 거대분자를 생성하기 위한 가장 광범위하고 생산적인 전략일 것이다.
단백질 공학 접근 방식
고품질 변이 라이브러리를 설계하는 주요 과제는 최근 상당한 진전을 보였다. 이러한 진전은 돌연변이 부하가 단백질 특성에 미치는 영향에 대한 더 나은 설명 형태로 나타났다. 또한 계산적 접근 방식은 수없이 많은 서열 공간을 보다 관리 가능한 스크리닝 가능한 크기로 줄이는 데 큰 발전을 보여 스마트 변이 라이브러리를 만들었다. 라이브러리 크기도 체계적인 재조합을 위한 알고리즘을 사용하여 핵심 유익 잔기를 식별함으로써 더 스크리닝 가능한 크기로 줄어들었다. 마지막으로 효소의 효율적인 재공학을 향한 중요한 진전은 단백질 기능에 대한 결합 돌연변이 효과를 정량화하고 예측하는 더 정확한 통계 모델과 알고리즘의 개발로 이루어졌다.
단백질 공학 접근 방식
일반적으로 유도 진화는 단백질 돌연변이 라이브러리 생성과 개선된 특성을 가진 변이체를 선택하기 위한 고속 스크리닝 과정을 포함하는 반복적인 두 단계 과정으로 요약될 수 있다. 이 기술은 단백질 구조와 기능 관계에 대한 사전 지식을 필요로 하지 않는다. 유도 진화는 무작위 또는 집중 돌연변이 유발을 활용하여 돌연변이 단백질 라이브러리를 생성한다. 무작위 돌연변이는 오류 경향 PCR 또는 부위 포화 돌연변이 유발을 사용하여 도입될 수 있다. 돌연변이는 여러 상동 유전자의 재조합을 사용하여 생성될 수도 있다. 자연은 제한된 수의 유익한 서열을 진화시켰다. 유도 진화는 새로운 기능을 가진 발견되지 않은 단백질 서열을 식별하는 것을 가능하게 한다. 이 능력은 접힘 또는 안정성을 손상시키지 않고 아미노산 잔기 치환을 허용하는 단백질의 능력에 달려 있다.
유도 진화 방법은 크게 무성 및 유성 전략으로 분류할 수 있다.
무성 방법은 부모 유전자 간에 교차 연결을 생성하지 않는다. 다양한 돌연변이 유발 기술을 사용하여 단일 유전자로 돌연변이 라이브러리를 생성한다. 이러한 무성 방법은 무작위 또는 집중 돌연변이 유발을 생성할 수 있다.
단백질 공학 접근 방식
무작위 돌연변이 유발 방법은 관심 유전자 전체에 걸쳐 무작위로 돌연변이를 생성한다. 무작위 돌연변이 유발은 다음과 같은 유형의 돌연변이를 도입할 수 있다: 전이, 전위, 삽입, 삭제, 역위, 미스센스, 넌센스. 무작위 돌연변이 유발을 생성하는 방법의 예는 아래와 같다.
오류 경향 PCR은 Taq DNA 중합효소가 3'에서 5' 엑소뉴클레아제 활성이 부족하다는 사실을 활용한다. 이는 복제당 뉴클레오타이드당 0.001~0.002%의 오류율을 초래한다. 이 방법은 돌연변이시키려는 유전자 또는 유전자 내 영역을 선택하는 것으로 시작된다. 다음으로, 생성하려는 활동의 유형 및 정도에 따라 필요한 오류 정도를 계산한다. 이 오류 정도는 사용될 오류 경향 PCR 전략을 결정한다. PCR 후, 유전자는 플라스미드에 클로닝되고 유능한 세포 시스템에 도입된다. 이 세포는 그 다음 원하는 특성을 위해 스크리닝된다. 플라스미드는 개선된 특성을 보이는 콜로니에서 분리되어 다음 돌연변이 라운드의 템플릿으로 사용된다. 오류 경향 PCR은 다른 돌연변이에 비해 특정 돌연변이에 대한 편향을 보인다. 예를 들어 전위에 비해 전이에 대한 편향.
단백질 공학 접근 방식
PCR 오류율은 다음 방법으로 증가시킬 수 있다:
자세한 내용은 중합효소 연쇄 반응도 참조하시오.
단백질 공학 접근 방식
이 PCR 방법은 세균이 원형 DNA를 증폭하는 방법을 모델로 한 롤링 서클 증폭을 기반으로 한다. 이 방법은 선형 DNA 이중체를 생성한다. 이 단편은 코카타머(concatamer)라고 불리는 원형 DNA의 반복 서열을 포함하며, 이는 세균 균주로 형질 전환될 수 있다. 돌연변이는 먼저 표적 서열을 적절한 플라스미드에 클로닝함으로써 도입된다. 다음으로, 오류 경향 롤링 서클 증폭 조건 하에서 무작위 헥사머 프라이머 및 Φ29 DNA 중합효소를 사용하여 증폭 과정이 시작된다. 오류 경향 롤링 서클 증폭을 생성하기 위한 추가 조건은 1.5 pM의 템플릿 DNA, 1.5 mM MnCl2, 24시간 반응 시간이다. MnCl2는 DNA 가닥에 무작위 점 돌연변이를 촉진하기 위해 반응 혼합물에 첨가된다. 돌연변이율은 MnCl2 농도를 증가시키거나 템플릿 DNA 농도를 감소시킴으로써 증가시킬 수 있다. 오류 경향 롤링 서클 증폭은 특정 프라이머 대신 범용 무작위 헥사머 프라이머를 사용하기 때문에 오류 경향 PCR에 비해 유리하다. 또한 이 증폭의 반응 산물은 리가아제나 제한효소로 처리할 필요가 없다. 이 반응은 등온이다.
단백질 공학 접근 방식
화학적 돌연변이 유발은 유전 서열에 돌연변이를 도입하기 위해 화학 물질을 사용하는 것을 포함한다. 화학적 돌연변이 유발 물질의 예는 다음과 같다.
아황산수소나트륨은 G/C가 풍부한 유전체 서열을 돌연변이시키는 데 효과적이다. 이는 아황산수소나트륨이 비메틸화된 시토신을 우라실로 탈아민화하는 것을 촉매하기 때문이다.
에틸 메탄 설포네이트는 구아니딘 잔기를 알킬화한다. 이 변경은 DNA 복제 중 오류를 유발한다.
아질산은 아데닌과 시토신을 탈아민화하여 전위를 유발한다.
무작위 화학적 돌연변이 유발에 대한 이중 접근 방식은 반복적인 두 단계 과정이다. 첫째, EMS를 통해 관심 유전자의 생체 내 화학적 돌연변이 유발이 포함된다. 다음으로, 처리된 유전자는 플라스미드 백본의 돌연변이를 방지하기 위해 처리되지 않은 발현 벡터에 분리되어 클로닝된다. 이 기술은 플라스미드의 유전적 특성을 보존한다.
이 방법은 효모에서 표적화된 생체 내 돌연변이 유발을 생성하는 데 사용되었다. 이 방법은 3-메틸아데닌 DNA 글리코실라제와 tetR DNA 결합 도메인의 융합을 포함한다. 이는 tetO 부위를 포함하는 게놈 영역에서 돌연변이율을 800배 이상 증가시키는 것으로 나타났다.
단백질 공학 접근 방식
이 방법은 임의 길이의 염기 덩어리를 동시에 삭제하고 삽입하여 서열 길이를 변경하는 것을 포함한다. 이 방법은 새로운 제한 부위, 특정 코돈, 비천연 아미노산에 대한 4개 염기 코돈의 도입을 통해 새로운 기능을 가진 단백질을 생성하는 것으로 나타났다.
최근 전이요소 기반 무작위 돌연변이 유발을 위한 많은 방법이 보고되었다. 이러한 방법에는 다음이 포함되지만 이에 국한되지 않는다: PERMUTE-무작위 원형 재배열, 무작위 단백질 절단, 무작위 뉴클레오타이드 삼중항 치환, 무작위 도메인/태그/다중 아미노산 삽입, 코돈 스캐닝 돌연변이 유발, 다중코돈 스캐닝 돌연변이 유발. 이러한 앞서 언급된 기술들은 모두 미니-Mu 전이요소의 설계를 필요로 한다. Thermo scientific은 이러한 전이요소의 설계를 위한 키트를 제조한다.
이 방법은 삽입 및 삭제 돌연변이를 통해 유전자 길이를 변경하는 것을 포함한다. 그 예로는 직렬 반복 삽입(TRINS) 방법이 있다. 이 기술은 롤링 서클 증폭과 동시에 이러한 반복을 표적 유전자에 통합함으로써 표적 유전자의 무작위 단편의 직렬 반복을 생성한다.