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    [Proteomics] Protein ID 또는 peptide mapping 분석 시 trypsin 또는 Lys-C endoprotease 를 주로 사용하는 이유

  • 작성자

    이매스

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일반적으로 단백질의 ID 를 위해서나 internal sequence 를 확인하기 위해서는 고분자의 단백질을 수 백 Da 내지 수 kDa 이내의 펩티드로의 저분자 과정을 거치게 됩니다. 이런 과정에서 필수 적으로 사용하게 되는 시약이 단백질 가수분해 효소인데요. 그런데, 대부분 분석을 진행하다 보면 눈에 띄는 특징 하나가 trypsin 또는  lys-C 단백질 가수 분해 효소가 다른 종류의 가수분해 효소에 비하여 월등히 높은 비율로 사용하게 되는데요. 그것은 거의 표준화에 가까운 빈도로 사용되는게 현실입니다.
 
이 두가지 효소를 사용하는 주요 이유에 대한 설명을 드리자면 trypsin 효소는 serine protease 계열이며 lys-C 는 metalloprotease 계열의 효소입니다. 각각의 효소의 단백질 서열 내에 cleavage site 는 Lysine (K), Arginine (R) 그리고 Lysine (K) 으로 특이적인 서열 부위만 절단할 수 있습니다. 이들 아미노산이 trypsin 인 경우 펩티드의 C 말단에 위치하게 되며 lys-C 는 또한 위에 언급한 잔기가 C 말단에 위치하게 됩니다.
 
진화학적인 통계로 보았을 때, 이들 아미노산의 전체 서열 내에의 분포도와 함량은 다른 가수분해 효소의 cleavage site 에 해당하는 아미노산들, 예를 들어 ASP-N(Asp 잔기의 N말단), Glu-C(Glu 의 C 말단) 의 효소의 cleavage site 에 해당하는 아미노산에 비하여 높은 함량과 함께 상대적으로 고른 분포를 보이는 아미노산입니다.
 
따라서 생성될 수 있는 펩티드의 분자량 범위가 분석에 검출하기 용이한 수백 Da 에서 수 kDa 이내로 많이 좁혀질수 있으므로 높은 검출 가능성을 가질 수 있는 장점이 있습니다.
 
그리고 이들 아미노산이 N 또는 C 말단에 위치하는 경우에 상대적으로 다른 아미노산을 포함하는 펩티드에 비하여 높은 postivie charge 를 띄게 되는데, 이부분이 가장 주요 이유입니다. 질량분석기를 이용한 분석 시 펩티드를 검출하기 가장 용이한 전하는  positive charge 이고 따라서 검출 감도가 적게는 2배 많게는 10 배 이상의 검출감도의 차이를 나타나게 됩니다. 따라서 MALDI-TOF 를 이용한 MS 값의 분석에도 많은 수의 펩티드의 검출 효과를 기대할 수 있으면서 MS/MS 분석을 진행하는 경우에도 C 말단 부터의 fragmentation 이 될 때의 이온 패턴인 y-ion 이 검출 감도가 N 말단의 fragmentation 패턴인 b-ion 에 비하여 검출되는 비율이 상대적으로 좋은 원인이 이러한 아미노산의 구성이 주요 이유가 되는 것입니다.
 
참고로 Mascot 과 같은 protein ID 를 위한 DB 에도 이들 효소 처리에 대한 DB 가 상대적으로 높은 비중으로 구축되는 것도 이러한 요인이 크게 작용한 것입니다.
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