원자 수준의 상호작용이 공룡 콜라겐을 수백만 년 지속시키는 비결 밝혀내기

Seoul연구자들은 1억 9천 5백만년 된 공룡 화석에서 뼈와 결합 조직에 중요한 역할을 하는 단백질인 콜라겐을 발견했습니다. 이 놀라운 발견은 단백질이 어떻게 분해되는지에 대한 기존의 이해에 반하는 것으로, 일반적으로 단백질을 연결하는 결합은 약 500년 정도 지속되는 것으로 알려져 있습니다. MIT의 한 연구는 특정 분자 과정이 물로 인한 단백질의 분해를 방지함으로써 이를 설명하고 있습니다.

연구의 주요 발견 사항들은 다음과 같습니다:

• 특별한 원자 수준의 상호작용이 콜라겐을 보호합니다.
• 콜라겐의 트리플 헬릭스 구조의 트랜스 형태는 가수분해에 저항합니다.
• 콜라겐의 계속적인 트리플 헬릭스 구조는 약한 고리를 없앱니다.

이 연구는 콜라겐 섬유 내 아미노산 간의 결합을 중심으로 다루고 있다. 이러한 결합은 한 아미노산의 탄소 원자와 다른 아미노산의 질소 원자 사이에 형성되며, 카보닐 그룹을 만든다. MIT 연구진은 카보닐 그룹의 산소 원자가 인근에 있는 펩타이드 결합과 전자를 공유할 수 있어, 물 분자가 결합을 끊으려는 시도로부터 이를 보호할 수 있음을 발견했다.

연구진은 두 가지 유형의 모조 콜라겐을 조사했습니다. 자연 콜라겐과 유사한 트랜스 형태는 물에 대한 저항성이 매우 높았습니다. 반면 시스 형태는 펩타이드 결합의 각도를 변경하여 물에 노출되었을 때 빠르게 분해되었습니다.

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전자 공유는 단백질 구조에서 결합에 관여하며, 대표적으로 알파 나선 구조에서 발생합니다. 그러나 알파 나선은 대개 단백질의 외부에 노출된 부분과 연결되기 때문에 덜 보호적입니다. 반면, 콜라겐은 삼중 나선 구조로 이루어져 있어 일관되게 저항성이 높아 수천 년 동안 지속될 수 있습니다.

과학자들은 매우 춥거나 매우 건조한 환경이 콜라겐을 보존하는 데 도움이 될 수 있다고 생각해 왔습니다. 이러한 요소들이 일정한 역할을 할 수는 있지만, 레인스는 콜라겐 분자의 자연적인 방어 기제가 지질학적 시간 동안 콜라겐이 오래 지속되는 주된 이유라고 지적합니다.

이 발견은 분자의 안정성에 대한 우리의 관점을 바꾸고 유기 물질을 보존할 새로운 방법을 제시합니다. 현재의 연구는 생물학적 구조의 내구성을 강조하며 고생물학과 생명공학 분야에서 새로운 가능성을 열어줍니다. 이 독특한 분자적 특성은 또한 고대 생체 분자가 얼마나 오래 지속될 수 있는지를 재고하게 할 수 있습니다.