Ramachandran plot — 가능한 각도의 지도

"각 잔기 주변의 모든 원자를 작은 공으로 모델링하면 — 어떤 (φ, ψ) 조합이 충돌 없이 가능한가?"

• 입력: 표준 원자 반지름, 결합 길이, 결합 각
• 방법: 모든 (φ, ψ) 조합에 대해 원자 간 충돌 여부 계산
• 출력: 충돌 없는 (φ, ψ) 영역의 지도

이걸 그래프로 그렸을 때 — 좁은 영역들만 가능하다는 게 명확해졌다.

전체 (φ, ψ) 공간의 약 15~20%만 허용 영역이다. 나머지는 원자 충돌로 불가능.

그 허용 영역 안에 흥미로운 클러스터들이 보인다:

• β-sheet 영역 (왼쪽 위): φ ≈ -120°, ψ ≈ +120°. β-주름 구조의 잔기들.
• α-helix 영역 (왼쪽 가운데~아래): φ ≈ -60°, ψ ≈ -45°. α-나선 구조의 잔기들.
• L-helix 영역 (오른쪽 위, 작음): Gly만 들어갈 수 있는 왼손잡이 나선. 가끔 등장.

이 발견이 중요한 이유:

• "2차 구조는 임의의 모양이 아니다" — 특정 (φ, ψ) 영역에 모여 있다
• "α-나선과 β-주름은 단순한 모양이 아니다" — 물리적 제약의 자연스러운 결과
• 새 단백질의 구조 모델이 정확한지 검증할 때 — 잔기들이 허용 영역 안에 있나 보는 게 첫 단계
• 알파폴드 같은 구조 예측 도구의 검증 — Ramachandran plot을 통해 정확도 점검

Gly와 Pro의 plot 위치도 흥미롭다.

• Gly: 곁사슬이 H 하나뿐이라 충돌이 거의 없음 → 거의 모든 (φ, ψ)가 허용. 그래서 Gly가 단백질의 유연한 부분에 자주.
• Pro: 고리 구조 때문에 φ가 약 -60°에 고정됨. 매우 제한된 영역만 가능.

이게 Ch 1에서 봤던 Gly와 Pro의 특수성이 backbone 각도 수준에서 드러나는 방식이다.