Backbone의 자유도 — φ(phi)와 ψ(psi)

단백질 사슬을 한 잔기씩 따라가보자. 어디서 회전 가능한가?

📖 각 잔기 주변의 3개 결합

한 잔기의 Cα 주변에는 결합이 4개 있다 — H, R(곁사슬), N(이전), C(다음). 그중 backbone 따라가는 결합은 두 개 — N-Cα와 Cα-C.

그리고 다음 잔기로 가는 C-N 결합 (펩티드 결합).

이 3개 결합 각각의 회전 각도가 단백질 backbone의 자유도를 결정한다.

🎯 세 각도의 정의

그러니까 잔기 하나당 — 실질적으로 자유로운 각도는 φ와 ψ 두 개.

🎯 단백질 backbone = (φ₁, ψ₁), (φ₂, ψ₂), ..., (φₙ, ψₙ)

100 잔기 단백질의 backbone 구조는 — 약 200개의 각도 (φ, ψ 100쌍)로 표현할 수 있다.

📖 그런데 — 모든 (φ, ψ)가 가능한가?

이론적으로 φ와 ψ는 -180°에서 +180°까지 어떤 값이든 가능. 그러면 가능한 조합은 약 360 × 360 = 129,600 종류.

그런데 실제로는 — 대부분의 조합이 안 된다. 곁사슬이나 backbone의 다른 원자와 충돌하기 때문.

실제 단백질에서 관찰되는 (φ, ψ) 조합은 매우 제한적인 영역에만 모인다. 이걸 시각화한 것이 — 다음 섹션의 Ramachandran plot.

💡 정리 — φ와 ψ가 단백질의 언어

단백질 구조 = backbone의 각도 + 곁사슬의 각도.

그중 backbone의 (φ, ψ) 쌍이 단백질 구조의 핵심 언어다.