이황화결합(Disulfide bond)란 황화수소(-SH)를 포함한 아미노산, 시스테인(Cys) 사이에서 형성되는 강한 공유결합이다.
전기적인력에 의해 형성되는 이온결합이나 수소결합 등 비공유결합과 달리 공유결합은 전자를 공유하기 때문에 그 인력은 강하고 그로 인해 pH나 열, 염의 농도에 의해 쉽게 끊어지지 않는다.
이 강력한 이황화결합을 분해시키기 위해서는 특별한 조치를 취해야한다. 바로 환원제를 이용하는 것이다.
일상생활 속에서 우리는 미용에 이 원리를 사용한다. 바로 '파마'이다.
머리카락은 모근세포가 밀어낸 단백질, 즉 시스테인(Cys)의 복합체이다. 특별한 조치를 취하지 않으면 그들은 열을 가해도 쉽게 변하지 않고 다시 원래의 형태로 되돌아오게 된다. 이는 강력한 이황화결합이 존재하기 때문이다.
하지만 환원제를 이용해 이황화결합을 끊어 더 이상 열에 강하지 않은 상태가 되는 것이다. 그 상태에서 머리를 구부리고 열을 가해 머리를 구불구불하게 만들고 산화가 되면서 머리가 구불해진 상태로 굳어지는 '파마'를 완성한다.
이황화결합을 끊어지게 하는 환원제에는 무엇이 있을까?
대표적으로 3가지가 있다.
1. β-mercaptoethanol
2. DTT(dithiotheribal) - 파마에 주로 사용되는 환원제
3. NEM
3번 환원제인 NEM을 가지고 시스테인(Cys)를 표지할 수 있다.
두가지 경우로 나누어서 볼 수 있다.
A. 이황화결합에 참여한 Cys vs B. 이황화결합에 참여하지 않은 Cys
<A>
1. NEM처리 하여 이황화결합에 참여하지 않은 황이 결합하게 한다.
2. 환원제 처리를 한다.
-이렇게 된다면 이황화결합에 참여한 Cys만 이황화결합이 끊어진다.
3. 방사성동위원소로 표지된 NEM처리를 한다.
4. 전기영동한 후 방사선자동사진법으로 관찰한다.
결과 - 기존의 이황화결합에 참여한 Cys만 표지가 된다.
<B>
1. 방사성동위원소로 표지된 NEM처리를 한다.
2. 전기영동한 후 방사선자동사진법으로 관찰한다.
결과 - 기존의 이황화결합에 참여하지 않은 Cys만 표지가 된다.
하지만 지금 상태로 보면 A와 B는 객관적이지 않다. 따라서 B에 살짝 항목을 추가한다.
<B>
1. 방사성동위원소로 표지된 NEM처리를 한다.
2. 환원제 처리를 한다.
-이황화결합에 참여한 Cys의 이황화결합이 끊어진다.
3. NEM처리를 하여 방금전에 끊어진 이황화결합의 황이 결합하게 한다.
4. 전기영동한 후 방사선자동사진법으로 관찰한다.
결과 - 기존의 이황화결합에 참여하지 않은 Cys만 표지가 된다.
정리하면 다음과 같다.
[이황화결합에 참여한 Cys 표지]
NEM -> 환원제 -> *NEM
[이황화결합에 참여하지 않은 Cys 표지]
*NEM -> 환원제 -> NEM
이때 *NEM은 방사성동위원소로 표지된 NEM을 의미한다.
나름 꽤 흥미로운 분석실험이다.
이황화결합에 대해서 알고 나니까 트리트먼트의 원리에 대해 생각해보게 되었다.
언젠가는 트리트먼트의 원리에 관한 글을 쓰는 날이 올지도 모른다. 아마 내가 귀찮지 않아야할것이다.
그럼 아디오스.
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