Human Serum Albumin

Human serum albumin (HSA)은 사람의 혈액(중에서도 특히 혈장)에서 가장 풍부한 단백질이다. 100mL의 혈장 안에 2.8 ~ 4.5 mg 정도가 알부민일 정도로 풍부하다.

(혈장액 중 알부민의 함유량)

전기영동(electrophoresis)을 이용해 혈장 단백질을 분자량별로 분리시켜보면, 알부민이 얼마나 많이 들어있는지를 알 수 있다. 이외에도 globulin과 fibrinogen이 뒤를 잇고 있다.

알부민은 호르몬, 지방산, 약물 분자들을 운반하는 기능도 갖고 있으며, pH 완충 작용과 삼투압 조절까지 한다고 알려져 있다.

(알부민의 기능들)

그래서 알부민은 물, Ca(2+), Na(+), K(+), 지방산, 호르몬, 빌리루빈 및 약물에까지 널리 결합하는 특성을 가지고 있다.

그 만능 알부민은 아래와 같이 생겼다.

(영롱한 자태)

위의 사진은 위키피디아에 있는 사진인데, PDB(Protein Data Bank)에서 가져온 파일을 렌더링한 것이라고 한다. 중간중간에 보이는 주황색 공들은 palmitic acid(팔미트산)이다.

이외에도 이부프로펜과 결합한 모델, 아스피린과 결합한 모델, myristic acid와 결합한 모델 등 다양한 모습들이 있다.

(Domain들과 Sudlow Site를 나타낸 사진, 출처)

알부민은 입체구조적으로 저렇게 생겼는데, Sudlow's site는 뭐하는 위치인가 싶어서 찾아보았더니 역시나 사람 이름이었다.

Sudlow's site는 anionic drugs, stearic acid가 결합하는 HSA의 특정 부위이다. 무려 1975년에 같은 저자인 G. Sudlow가 이런 저런 그런 논문에서 특정 probe를 이용해 HSA에 어떤 물질이 붙는지를 실험하였다.

Spectroscopic techniques로 HSA에 iopanoic acid와 iophenoxic acid가 붙는다는걸 알아냈고, drug들이 단백질에 결합했을 때에 표백(quenched)을 해보면서 알부민의 tryptophan이 이 fluorescence에 직접적인 연관이 있다는걸 알아내게 된다.

한편 1-Anilino-8-naphthalenesulfonate (ANS)는 membranes와 proteins에서 흔히 사용되는 probe여서, 이걸 HSA에 붙여봤더니 한 군데에서 강한 결합이 일어나고 세 군데에서 약한 결합이 일어났다는 것이다.

결합되어있는 ANS의 형광이 바뀐다는 것은 곧 HSA가 ANS와 결합해 구조적인 변화를 가져올 것이라고 생각할 수 있다. 즉, ANS 형광이 바뀌면 HSA의 conformational states가 다른 상태임을 의미한다.

3.7 uM의 HSA와 iopanoic acid, iophenoxic acid가 든 solutions을 제조한다. 같은 농도의 HSA가 담긴 solutions 2.0 mL에 aliquots 20 uL를 첨가하고, 280 um를 쪼여서 340 um에서 형광을 관찰한다. 아까 iopanoic acid와 뭐시기 대신에 tryptophan으로 같은 방법으로 제조한 solutions에서도 똑같이 형광을 측정한다. 이 control solution은 quenching 할 때의 inner filter effect를 보정하기 위해 사용된다.

Inner-filter effect가 뭐지 싶어서 찾아보았다. 광원에서 나온 빛을 시료에 쪼였을 때 그 형광량이 꼭 용질의 농도에 비례하지만은 않는다고 한다. 그 이유는, 빛을 흡수하고 다시 형광을 토해냈는데 그 빛을 다른 quencher(소광제)가 먹어버려서 형광량이 줄어들기 때문이다. 이런 현상을 re-absorption이라고 한다.

그 다음에도 HSA에 ANS를 결합시키는 과정을 두 단계로 나눴다. limit fluorescence를 측정하기 위한 적정과, 역적정을 통해 농도를 알아내는 방법. 그 다음 어떤 공식을 써서 계산을 하는데, 이건 나도 잘 모르겠다..


...Sudlow's Site는 이런 실험에서 fluorescent probe가 결합하는 자리라고 한다.