양전하 3종 — Lys, Arg, His
이번에는 전하 카테고리. 먼저 양전하 3종 — K, R, H.
📖 양전하 3종 — 공통 성질
- 곁사슬 끝이 질소를 포함 (-NH₃⁺ 또는 비슷한 형태)
- 생리적 pH(약 7.4)에서 양전하 +1
- 단백질 표면에 위치 — 음전하 또는 물과 상호작용
- DNA(음전하 phosphate)와의 결합에서 핵심 — DNA 결합 단백질에 풍부
🎯 3종 자세히
| 코드 | 이름 | 특징 |
|---|---|---|
| K | Lys (라이신) | 긴 직선 곁사슬 끝에 -NH₃⁺. DNA 결합 단백질(히스톤)에 풍부. 메틸화/아세틸화 부위. |
| R | Arg (아르기닌) | 곁사슬 끝에 구아니디늄 그룹 (가장 강한 양전하). 매우 안정된 +1. DNA 결합에 흔함. |
| H | His (히스티딘) | 이미다졸 고리. pH에 따라 양전하/중성 사이를 오가며 — 효소의 active site에서 양성자 운반자. |
🎯 His의 특별함 — pH 민감성
이 셋 중 His가 가장 흥미롭다.
- His의 이미다졸 고리는 pKa 약 6.0 — 생리적 pH(7.4) 근처에 있음
- 그래서 pH가 살짝만 변해도 양전하 ↔ 중성을 오감
- 이 특성 때문에 효소의 양성자 운반자로 자주 사용 — 트립신의 His57이 그 예 (Ch 3에서 본 catalytic triad)
- 금속 이온(Zn²⁺, Cu²⁺ 등) 결합에도 흔히 참여
📖 Lys vs Arg — 비슷하지만 다른 둘
Lys와 Arg 둘 다 강한 양전하지만 미묘한 차이가 있다.
- Lys: pKa ~10.5. 평범한 +1. 특별한 화학 없이 그냥 양전하 잔기.
- Arg: pKa ~12.5. 매우 안정된 +1. 구아니디늄 그룹은 정전기에 더해 수소 결합도 가능 (이중 효과).
그래서 DNA 결합 단백질에는 Arg가 더 흔하다 — DNA의 음전하 phosphate와 더 강하게 결합.
🎯 K와 R — 변이될 때 흔한 패턴
흥미로운 진화 패턴 — Lys와 Arg는 서로 자주 변이된다 ("K↔R substitution"이 진화에서 흔함).
- 둘 다 양전하 → 단백질 표면 화학에 큰 변화 없이 변이 가능
- 이런 "보존적 변이(conservative substitution)"가 진화에서 자주 일어남
- MSA(다음 챕터 주제)에서 K와 R이 같은 위치에 자주 등장 → 그 위치가 "양전하가 중요한 곳"이라는 단서
이게 진화 정보가 구조 정보로 변환되는 메커니즘 중 하나 — PART 10 Ch 4에서 본격적으로 다룬다.