[장수철의 생물학을 위하여] 단백질 예찬

입력 : ㅣ 수정 : 2018-07-30 17:45

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우리 몸에 헤모글로빈이 없으면 산소를 공급받지 못해 숨을 쉴 수 없고 아밀라아제가 없다면 밥을 먹어도 녹말이 흡수되지 않아 몸이 약해진다. 액틴이 없으면 팔다리를 움직이지 못하고 심장도 뛰지 않는다. 그리고 항체가 없다면 단 하루도 아프지 않고 살아가기가 어렵다. 인슐린 때문에 혈당이 유지되고 케라틴 때문에 머리카락, 피부 등이 유지되는 것이다. 헤모글로빈, 아밀라아제, 액틴, 항체, 인슐린, 케라틴은 모두 단백질이다.
장수철 연세대 학부대학 교수
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▲ 장수철 연세대 학부대학 교수

어떤 생명체에서든 단백질은 생명을 유지하는 데 가장 중요하고 가장 많은 역할을 수행한다. 단백질의 종류는 어마어마하게 많다. 단백질은 20가지의 아미노산으로 만들어지는데, 예를 들어 단백질이 100개 정도의 아미노산으로 구성된다면 가능한 단백질 종류의 수는 1만 20개나 된다.

실제 단백질은 수십에서 수백개의 아미노산으로 구성되니까 단백질의 종류는 우리가 상상할 수 있는 정도를 넘어선다. 이렇게 수많은 단백질은 각각 고유의 구조를 갖고 있다. 이는 단백질이 매우 다양하다는 의미이다. 이렇게 수많은 단백질은 매우 많은 생명체에서 무척이나 다양한 기능을 담당하고 있다.

모든 단백질은 열이나 산, 염분 등에 의해 고유 구조가 바뀐다. 그렇게 변성된 단백질은 그 고유의 기능을 발휘하지 못한다. 계란 흰자에는 오브알부민을 비롯한 많은 단백질이 있다. 이 흰자에 열을 가하면 계란 프라이가 된다. 변성된 이 계란은 병아리를 탄생시킬 수 없다. 열에 의해 흰자에 포함된 많은 단백질의 고유 구조가 바뀌었기 때문이다.

우리가 병에 걸려 고열이 나면 체온을 낮추려 한다. 체온이 일정 기간 이상 높게 유지되면 우리 몸의 수많은 종류의 단백질들의 구조가 바뀌며 변성돼 제 기능을 발휘하지 못하기 때문에 이를 막기 위해서다.

단백질은 구성이 복잡할수록 한 번 구조가 변하면 다시 되돌아올 가능성은 더 작아진다. 단백질이 아미노산을 많이 갖고 있으면 이 단백질의 고유 구조를 이루는 아미노산 사이의 화학결합이 많아진다. 많아진 화학 결합이 한 번 뒤죽박죽이 되면 다시 원래 상태로 돌아가기 어렵게 된다. 그래서 단백질의 구성이 상대적으로 단순하면 변성시켜도 원래 상태로 쉽게 돌아온다.

광우병을 유발하는 프리온은 209개의 아미노산으로 구성돼 있다. 이는 사람을 구성하는 단백질들의 대략적인 평균 아미노산 수인 480개보다 상당히 적다. 그래서 프리온은 변성이 되더라도 비교적 쉽게 독성을 띠는 원래 상태로 되돌아올 가능성이 크다.

머리카락도 단백질이다. 파마는 화학약품을 사용해 머리카락이 갖고 있는 단백질의 고유 구조를 파괴시키고 우리가 원하는 머리 모양으로 만드는 과정이다. 머리 모양을 바꿀 때 꼭 화학약품을 사용하지 않아도 된다. 머리카락에 물을 뿌리고 말리는 것도 단백질의 고유 구조를 변형시켜 머리 모양을 만들 수 있는 유용한 수단이다.

요컨대 단백질이 제 기능을 발휘하려면 자신만의 고유한 구조를 유지해야 한다는 말이다. 일상 속에서 우리는 형식과 내용 중 어떤 것이 더 중요한지를 따지곤 한다. 생명 유지를 위해서는 단백질의 형식, 즉 구조와 내용, 기능이 함께 가야 한다는 점을 상기해 보면 유용한 답을 찾을 수도 있을 것 같다는 생각이 든다.
2018-07-31 25면
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