๋จ๋ฐฑ์ง์ ํฉํ์ด๋ ๊ฒฐํฉ(peptide bond)์ ์ํด ์ฐ๊ฒฐ๋ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ(amino acid)์ ์ฌ์ฌ์ ๋๋ค. ๋จ๋ฐฑ์ง์ ํฉ์ฑ ์ ์๋ฌผํ์ ๊ธฐ๋ฅ์ ์ค์ํ 3์ฐจ์ ํํ๋ก ์ ํ๋๋ค. ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ ๊ฐ์ ์ํธ์์ฉ์ ๋จ๋ฐฑ์ง ์ ํ์ ์ ๋ํ๋ฉฐ, ๋จ๋ฐฑ์ง ๊ตฌ์กฐ๋ ์ฃผ๋ก ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ ๋ฐฐ์ด์ ์์กดํฉ๋๋ค.
๋จ๋ฐฑ์ง์ ํํ๋ฐ์ ์ด๋งค์์ฉ, ๋ฉด์ญ๋ฐฉ์ด, ์ ์ฅ, ์ด๋ฐ, ์ธํฌ ๊ฐ ํต์ , ์ด๋ ๋ฐ ๊ตฌ์กฐ ์ง์ง์ ๊ฐ์ ๊ด๋ฒ์ํ ์๋ฌผํ์ ๊ธฐ๋ฅ์ ์ํํฉ๋๋ค. ๋จ๋ฐฑ์ง์ ๊ธฐ๋ฅ์ ์๋ฌผ์ ์ ์ด์ ๊ฐ์ด ์ฃผ๋ก ๋ค๋ฅธ ๋ถ์๋ฅผ ์ธ์ํ๊ณ ๊ฒฐํฉํ๋ ๋ฅ๋ ฅ์ ๋ฌ๋ ค ์์ต๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ํนํ๋ ํ๋์ ๋จ๋ฐฑ์ง ๊ณ ์ ์ 3์ฐจ์ ๊ตฌ์กฐ์ ๋ฐ๋ผ ๋ฌ๋ผ์ง๋๋ค.
๋จ๋ฐฑ์ง์ด ๊ธฐ๋ฅํ๋ ค๋ฉด ์ ํํ๊ฒ ์ ํ์ผ ํฉ๋๋ค. ๋๋ถ๋ถ์ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ๊ฐ์ฅ ์์ ์ ์ด๊ณ ์๋ฌผํ์ ์ผ๋ก ํ๋์ ์ธ ๊ตฌ์กฐ๋ก ์ ํ๊ธฐ ์ ์ ์ฌ๋ฌ ์ค๊ฐ ํํ๋ฅผ ๊ฑฐ์นฉ๋๋ค. ๋จ๋ฐฑ์ง์ด ์๋ชป ์ ํ๋ฉด ์ธํฌ์ ์ ๋ฐ์ ์ธ ๊ธฐ๋ฅ์ ํด๋ก์ด ์ํฅ์ ๋ฏธ์นฉ๋๋ค. ์ธ๊ฐ์ ๋ช๋ช ์ง๋ณ์ ์๋ชป ์ ํ๊ฑฐ๋ ํ๋ ค๋ฒ๋ฆฐ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ์ถ์ ์ ๊ธฐ์ธํฉ๋๋ค. ์ด ์๋ก ๋ญํฌ์ฑ์ฌ์ ์ฆ(cystic fibrosis), ์์ธ ํ์ด๋จธ๋ณ(Alzheimer’s disease), ํํจ์จ๋ณ(Parkinson’s disease), ๋ฃจ๊ฒ๋ฆญ๋ณ(amyotrophic lateral sclerosis, ์ค์ฌ์ ALS) ๋ฐ ํฌ๋ก์ด์ธ ํ ํธ์ผ์ฝฅ๋ณ(Creutzfeldt-Jakob disease)์ด ์์ต๋๋ค.
๋จ๋ฐฑ์ง์ ํด๋ฆฌํฉํ์ด๋(polypeptide)๋ผ๊ณ ๋ถ๋ฆฌ๋ ํ๋ ์ด์์ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ ์ฌ์ฌ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ ธ ์์ต๋๋ค. ํด๋ฆฌํฉํ์ด๋๋ ์ ํ ์ฌ์ฌ๋ก ํฉ์ฑ๋ ๋ค ๋น ๋ฅด๊ฒ ์ ํ 3์ฐจ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ํ์ฑํฉ๋๋ค. ํด๋ฆฌํฉํ์ด๋์ ๋จ๋ฐฑ์ง์ด๋ผ๋ ์ฉ์ด๋ ์๋ก ์นํํ์ฌ ์ฌ์ฉํ๊ธฐ๋ ํ์ง๋ง ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์๋ฌผํ์ ๊ธฐ๋ฅ์ ์ํํ ์ ์๋ ์ ํ ํด๋ฆฌํฉํ์ด๋๋ฅผ ๋จ๋ฐฑ์ง์ด๋ผ๊ณ ๋ถ๋ฆ ๋๋ค. ๋จ๋ฐฑ์ง ๊ตฌ์กฐ๋ ๋ณดํต 1์ฐจ(primary), 2์ฐจ(secondary), 3์ฐจ(tertiary), 4์ฐจ(quaternary) ๊ตฌ์กฐ๋ก ์ค๋ช ๋ฉ๋๋ค. ๋๋ถ๋ถ์ ํด๋ฆฌํฉํ์ด๋๋ ํ์ก ๋ด ์ฐ์๋ฅผ ์ด๋ฐํ๋ ๋จ๋ฐฑ์ง์ธ ํค๋ชจ๊ธ๋ก๋น๊ณผ ๊ฐ์ด ์ ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์๊ณ ๊ตฌํ์ 3์ฐจ ๊ตฌ์กฐ๋ก ์ ํ๋๋ค. ์ผ๋ผํด๊ณผ ๊ฐ์ ์ผ๋ถ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ๋จธ๋ฆฌ์นด๋ฝ๊ณผ ์ํฑ์์ ํํ ๋ฐ๊ฒฌ๋๋ ๊ธด ์ฌ์ ์ง์ ํ์ฑํ ์ ์์ต๋๋ค.
ํด๋ฆฌํฉํ์ด๋ ์ฌ์ฌ ๋ด ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ์ ์์ด์ ๋จ๋ฐฑ์ง ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๋ ์ฃผ์ ๊ฒฐ์ ์์ธ์ ๋๋ค. ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ ์์ด์ 2์ฐจ ๊ตฌ์กฐ์ ์ ํ๊ณผ ์์น๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํฉ๋๋ค. ๋ํ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ์ ๋ฐ์ ์ธ 3์ฐจ ๊ตฌ์กฐ๋ ์ฃผ๋ก ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ์ ๊ตฌ๋ถ ์ง๋ ๊ณ ์ ํ ์์ฉ๊ธฐ์ธ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ ์ธก์(amino acid side chain) ๊ฐ์ ํํ ๊ฒฐํฉ์ ์ํด ์์ ๋ฉ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ์ธก์๋ ์์ ํ๋ ์์ ํ๋ฅผ ๋ ๊ฑฐ๋ ๊ทน์ฑ ๋ฌด์ ํ(polar uncharged) ํน์ ๋ฌด๊ทน์ฑ(nonpolar)์ผ ์๋ ์์ต๋๋ค.
์๋ฏธ๋ ธ์ฐ์ ์ธก์๊ตฐ์ ๋ฐ๋ผ ๋ ํนํ ๋ฌผ๋ฆฌ์ , ํํ์ ํน์ฑ์ ๋ฑ๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด ๊ทน์ฑ(polar) ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ๊ณผ ์ ํ๋ฅผ ๋ ๋(charged) ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ์ ๋ฌผ๊ณผ ์ํธ์์ฉํ์ฌ ์์๊ฒฐํฉ(hydrogen bond)์ ํ์ฑํ์ฌ ์น์์ฑ(hydrophilic)์ด๋ผ ๋ถ๋ฆฌ๋ ๋ฐ๋ฉด ๋น๊ทน์ฑ(nonpolar) ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ์ ๋ฌผ๊ณผ์ ์ํธ์์ฉ์ ํผํ์ฌ ์์์ฑ(hydrophobic)์ด๋ผ ๋ถ๋ฆฝ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋จ๋ฐฑ์ง์ด ์ธํฌ ํ๊ฒฝ์์ ์ ํ ๋, ์์์ฑ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง ์ธก์๋ ์์ฉ์ฑ ์ฃผ๋ณ ํ๊ฒฝ์ผ๋ก๋ถํฐ ๋ฉ๋ฆฌ ๋จ์ด์ง ๋จ๋ฐฑ์ง์ ์ค์ฌ๋ถ์ ๋งค์ฅ๋๋ ๋ฐ๋ฉด ์น์์ฑ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ ์ธก์๋ ๋จ๋ฐฑ์ง ํ๋ฉด์ ๋ ธ์ถ๋ฉ๋๋ค.
๋จ๋ฐฑ์ง ์ค์ฌ์ ์ด์ดํ ํฌ์ฅ๋ ์์์ฑ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ์ ์ธก์๊ตฐ ๊ฐ์ ์ฝํ ํ๋ฐ๋ฅด๋ฐ์ค ์ํธ์์ฉ(Van der Waals interaction)์ ํ์ฑํฉ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ํ๋ฐ๋ฅด๋ฐ์ค ํ์ ์ ํ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ์์ ์ฑ์ ๋ํฉ๋๋ค. ๋จ๋ฐฑ์ง ํ๋ฉด์ ๋ ธ์ถ๋ ๊ทน์ฑ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ์ ๋ฌผ ๋ถ์ ๋๋ ๋ค๋ฅธ ๊ทน์ฑ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ ์ธก์์ ์์ ๋กญ๊ฒ ์์๊ฒฐํฉ์ ํ์ฑํ ์ ์์ต๋๋ค. ์์ ํ๋ ์์ ํ๋ฅผ ๋ ๋ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ ์ญ์ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ํ๋ฉด์ ์กด์ฌํ๋ฉฐ ์ด ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ๊ณผ ์ธ์ ํ๊ณ ๋ฐ๋ ์ ํ๋ฅผ ๋ ๋ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ๊ณผ ์ด์จ๊ฒฐํฉ(ionic bond)์ ํ์ฑํฉ๋๋ค.
์ดํฉํ ๊ฒฐํฉ(disulfide bond)์ ์๋ฏธ๋ ธ์ฐ ์์คํ ์ธ(cysteine) ๋ด ๋ ๊ฐ์ SH๊ธฐ(sulfhydryl) ์ฌ์ด์ ํ์ฑ๋ฉ๋๋ค. ์ด๋ ์ ํ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ๊ฐํํ๋ ๋งค์ฐ ๊ฐ๋ ฅํ ์ํธ์์ฉ์ผ๋ก ์ ํ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ๊ฐ์ฅ ์ด์์ ์ธ 3์ฐจ์ ํํ๋ก ์ ๊ธ๋๋ค. ๋จ๋ฐฑ์ง์ ์ฌ๋ฐ๋ฅธ ์ ํ์ ๋ํ pH, ์ผ๋ถ ๋๋, ์จ๋ ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ์ธํฌ ํ๊ฒฝ ๋ด ์ฌ๋ฌ ์์ธ์ ๋ฐ๋ผ ๋ฌ๋ผ์ง๋๋ค. ๋จ๋ฐฑ์ง ๋ด ํ๊ฒฝ์์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ , ํํ์ ์กฐ๊ฑด๋ค์ ๋ณํ๋ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ์งํฑํ๋ ํํ์ ์ํธ์์ฉ์ ์ํฅ์ ๋ผ์น๋ฉฐ ๋จ๋ฐฑ์ง ๋ณ์ฑ(protein denaturation)์ด๋ผ ์๋ ค์ง ๋จ๋ฐฑ์ง์ด ์๋ชป ์ ํ๊ฑฐ๋ ํ๋ฆฌ๋ ํ์์ ์ด๋ํด ์๋ฌผํ์ ๊ธฐ๋ฅ์ ์์คํ๊ฒ ๋ง๋ค ์ ์์ต๋๋ค.
Dill, Ken A., S. Banu Ozkan, M. Scott Shell, and Thomas R. Weikl. “The Protein Folding Problem.” Annual Review of Biophysics 37 (June 9, 2008): 289–316. [Source]