아미노산 학습 파트 1: 비극성 아미노산, Rodrigues 회전, Lennard-Jones 포텐셜

아미노산 학습 파트 1: 비극성 아미노산, Rodrigues 회전 및 Lennard-Jones 잠재력목표아미노산의 기초를 재정비하고, 지트워리온이 실제로 무엇인지 이해하며, Rodrigues 회전과 Lennard‑Jones 잠재력 같은 응용 수학을 탐구합니다. 서서히 φ/ψ 각을 최적화하는 방향으로 나아가고자 합니다.비극성 아미노산아미노산은 단백질의 구성 단위이며, 공통의 골격인 α‑탄소에 아미노기(–NH₂), 카르복실기(–COOH), 수소 원자, 그리고 아미노산마다 다른 R‑그룹이 결합합니다. 비극성 아미노산은 수소 결합이 적고 물과의 상호작용이 적은 소수성 R‑그룹을 갖습니다. 이러한 아미노산은 단백질 내부에 모여 소수성 코어를 형성해 단백질의 안정성을 유도합니다. 각 아미노산의 크기와 형태를 이해하면 단백질 내부에서의 포장 방식, 골격의 유연성 제한, 그리고 치환이 효소 활성 부위에 미치는 영향을 예측할 수 있습니다.library(tibble) library(kableExtra) aa_nonpolar <- tibble::tibble( aa = c("G", "A", "V", "L", "I", "P", "F", "W", "M"), aa3 = c("Gly", "Ala", "Val", "Leu", "Ile", "Pro", "Phe", "Trp", "Met"), name = c("Glycine", "Alanine", "Valine", "Leucine", "Isoleucine", "Proline", "Phenylalanine", "Tryptophan", "Methionine"), functional_group = c("H (none) [H] Neutral", "C Neutral", "CC(C) Neutral", "CCC(C)C Neutral", "CCC(C) Neutral", "C1CCNC1 Neutral", "Cc1ccccc1 Neutral", "Cc1c[nH]c2ccccc12 Neutral", "CCSC Neutral"), smiles_sidechain = c("[H]", "C", "CC(C)", "CCC(C)C", "CCC(C)", "C1CCNC1", "Cc1ccccc1", "Cc1c[nH]c2ccccc12", "CCSC"), charge_ph7 = c("Neutral", "Neutral", "Neutral", "Neutral", "Neutral", "Neutral", "Neutral", "Neutral", "Neutral"), mw_da = c(75.03, 89.09, 117.15, 131.17, 131.17, 115.13, 165.19, 204.23, 149.20) ) aa_nonpolar %>% dplyr::select(aa, aa3, name, functional_group, smiles_sidechain, charge_ph7, mw_da) %>% kbl()위 코드는 비극성 아미노산의 기본 정보를 표 형태로 정리합니다. 각 아미노산의 기호, 3자칭, 명칭, 기능성 그룹, SMILES 표기, pH 7.0에서의 전하 상태, 분자량을 포함하고 있습니다. 이후 MD 시뮬레이션 중에 필요한 추가 정보를 md_note 열에 기록할 예정입니다.지트워리온이란?지트워리온은 양전하와 음전하를 동시에 갖고 있지만 전반적으로 전기적으로 중성인 분자를 말합니다. 아미노산에서는 아미노기(–NH₂)가 양전하를 띠는 –NH₃⁺ 형태로 양성자를 받아들이고, 카르복실기(–COOH)가 음전하를 띠는 –COO⁻ 형태로 양성자를 잃습니다. 생리학적 pH(~7.4)에서 대부분의 아미노산은 이와 같은 지트워리온 형태로 존재합니다. 이 이중 전하 구조 덕분에 아미노산은 친수성 및 소수성 환경 모두와 상호작용하며 물에 용해되고 단백질 내에서 다양한 결합을 형성할 수 있습니다.비극성은 실제로 무엇을 의미하나요?“비극성”이란 용어는 R‑그룹(측쇄)만을 가리키며, 이는 대부분 탄소와 수소로 구성되고, 영구적인 쌍극자나 이온화 가능한 그룹이 없음을 의미합니다. 따라서 물에 대한 소수성 특성이 높습니다. 이 용어는 단백질 골격에 존재하는 C=O, N–H 같은 극성 결합을 배제합니다. 실제로 위에서 언급한 모든 아미노산은 생리학적 pH에서 지트워리온 형태로 존재하며, 이는 골격의 전하 분포에 기인합니다. 비극성은 단지 측쇄의 성질에 관한 것이며, 골격의 극성 특성은 변함이 없습니다.