DNA 생명의 비밀

소개글

DNA 생명의 비밀에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

시간이 더 흐른 뒤에 누릴 수도 있었을 것이다. 그러나 DNA서열과 단백질의 아미노산 서열 사이의 관계를 알기 위해서는 RNA에 대한 연구가 더 필요했다. 그래서 만든 모임에는 불과 20명 정도로 DNA와 RNA가 그 만큼 관심을 받지 못했던 것으로 보인다. 모임에서 한사람이 하나의 아미노산을 담당하였는데 가모브가 제시한 이론은 검증이 가능하였으나 1956년 브레너가 그의 체계에 타격을 가했다. 그러나 왓슨 역시 낭패를 겪었는데 이중나선을 발견한지 얼마 되지 않아 RNA의 X선 회절 패턴을 해석할 수 없었다 그러던 중 크릭은 DNA가 단백질로 되는 과정에서 RNA구조가 어떤 역할을 하지는 않을 것이라고 하여 갈등이 있었다. 크릭은 어댑터 분자를 통해서 단백질이 합성되는 장소로 아미노산을 운반할 것이라고 하였고, 자메크닉이 연구를 통해 이를 입증하였다. 또한 그는 아미노산이 단백질이 되기 전에 RNA분자에 결합하는 때가 있다고 하여 왓슨이 크릭의 의견을 말해주자 서로 그 뜻을 이해하게 되었다.
운반 RNA가 발견되기까지는 세포의 모든 RNA가 주형 역할을 한다고 생각했다. 그런데 리보솜에는 주로 두 가지 RNA사슬이 있었고 이들이 단백질의 주형이라면 단백질의 종류가 다양하므로 RNA도 달라야 하나 사슬의 크기는 항상 일정한 것이다. 또한 매우 안정하다는 것과 그 서열이 DNA분자의 염기 서열과 전혀 상관관계가 없어 보인다는 점이었다. 그러나 전령 RNA가 발견되면서 주형은 전령 RNA뿐이고 리보솜이 단백질 합성 장소라는 것이 밝혀져 아미노산을 매단 운반 RNA들이 리보솜에서 전령RNA와 결합하고, 그에 따라서 아미노산들이 한 줄로 늘어서서 서로 화학적으로 연결되어 폴리펩티드 사슬을 만든다는 것을 알게 되었다.
그러나 핵산서열이 단백질 서열로 되는 과정이 정확히 밝혀지지 않은 가운데 브레너는 A, T, G, C의 네 가지 염기가 20종의 아미노산을 나타내려면 4×4×4, 즉 3염기가 하나의 부호가 되어야 한다고 하였다. 그저 여분의 부호가 저 생기는 것이라고 하여 4중 부호도 가능할 수도 있다고 하였다.
1961년에 브레너와 크릭은 부호가 3개의 뉴클레오티드를 기반으로 한다는 실험을 할 수 있었는데 돌연변이 화학물질을 적절히 이용해서 염기쌍을 삽입하거나 제거할 수 있었다. 즉, 염기쌍을 제거하거나 삽입하여 변화가 생기는 아미노산을 관찰해서 3개의 뉴클레오티드가 하나의 부호가 될 수 있다는 것이었다. 그 이후 여러 학자들에 의해 3개의 염기가 어떤 아미노산을 지정하는지에 대해 연구가 되었다.
이제는 하나의 단백질이 만들어지는 메커니즘이 어느 정도 밝혀진 것이다. 만들려는 단백질이 헤모글로빈이라면 골수 DNA의 헤모글로빈 유전자 부위가 복제 때 지퍼처럼 열리고 이 때 한 가닥만 복제가 일어난다(전사). 이때는 새로운 DNA가닥이 만들어지는 것이 아니라 RNA중합효소에 의해 전령RNA가 만들어지고 DNA는 다시 닫혀 다음번에 다시 RNA만들 준비를 한다. 만들어진 전령 RNA는 핵 밖으로 나와 리보솜(RNA와 단백질의 복합체)으로 전달되고, 리보솜은 전령RNA서열에 담긴 정보를 이용하여 새로운 단백질 분자를 만든다(번역).
그러나 단백질은 아미노산들이 한 줄로 늘어선 것이 아니라 사슬이 만들어 진 후 ‘보조’의 도움으로 모양을 갖춘 뒤에 활성을 띤다.
그렇다면 지금의 분자생물학 수준으로 초기 유전학의 고전적인 사례들을 분석할 수 있을까?
멘델의 우성과 열성의 대표적인 예로 완두콩이 어떤 것은 둥글고 어떤 것은 주름진다고 배운 기억이 있다. 이를 분자수준에서 본다면 1990년에 영국의 과학자들은 주름진 콩에는 전분을 가공하는데 관여하는 특정한 효소가 없다는 것을 밝히고, 이는 그 효소를 만드는 유전자에 돌연변이가 일어났기 때문임을 밝혔다. 따라서 전분이 적어 씨가 익을 때 수분 함량이 적어지고 부피가 적어 주름진 모양을 띠는 것이다. 개로드가 연구한 알캅톤뇨증 역시 염기쌍 하나에 돌연변이가 일어나 제 기능을 못하자 발병한 것이다. 결국 개로드의 ‘선천적인 신진대사 오류’는 DNA염기 서열 하나가 변함으로써 생긴 것이다.
그 후로 돌연변이에 관한 연구가 많이 이루어졌다.
우리는 DNA가 RNA를 거쳐 단백질이 된다는 사실을 직접 연구한 학자들의 이야기로부터 알게 되었다. 그렇다면 왜 DNA는 RNA를 거쳐 폴리펩티드 서열로 되는지에 대해 의문이 생길 것이다. 크릭은 “DNA세계”의 전에 “RNA세계”가 있었을 것이라고 했다. RNA는 독특한 화학적 특성을 지니므로 스스로 촉매 역할을 하여 자기 복제를 촉진 할 수 있을지도 모른다고 생각하였다. 그러나 RNA는 DNA보다 상대적으로 불안정하여 쉽게 분해되고 돌연변이가 잘 일어나서 그 대안으로 DNA가 생겨났다는 것이었다. 그러나 그의 생각은 1983년까지 인정받지 못하였고 체크와 앨트먼이 독자적으로 RNA가 촉매 역할을 한다는 결과를 내놓자 관심 받을 수 있었다. 또한 더 확실한 증거는 놀러가 발표한 연구 결과에 의한 것이다. 단백질 합성 공장인 리보솜은 60가지의 단백질 중 어느 것도 아미노산들을 연결하는 펩티드 결합 형성을 못하였는데 RNA가 이 역할을 한 것이었다.
분자생물학은 이중 나선 발견 후 20년 동안 쉴새 없이 걸어 왔다. 우리는 생명의 기본 기구를 이해하였고 유전자의 조절에 대해서도 알게 되었다. 이를 토대로 지금의 유전공학이나 생명공학 등의 연구가 진행되고 있는 것이다. 오래 전부터 진행되어 온 유전에 관한 연구들은 끊임없이 공격당해서 쓰러지기도 하고 이겨서 더 높은 자리로 올라가기도 하면서 지금에까지 이어져 온 것이다.
유전자의 조작에 의한 재조합의 기술은 장차 인류복지를 위하여 새로운 전기를 마련하게 되었다. 이와 같은 기술의 개발 가능성은 바로 그 동안의 유전자에 대한 획기적인 연구의 결과에 의한다. 유전자의 이용을 위한 꾸준한 연구의 결과는 장래 질병의 퇴치, 식량의 증산, 새로운 에너지 자원의 개발, 환경오염물질의 제거 등 오늘날의 문제를 해결하는 데 기여할 것이다. 단, 유전자 검사에 따른 윤리적인 문제라든지, 검사 결과에 대한 맹신이 있지는 않은지 등에 대해 고려해야 할 필요가 있다.

키워드

DNA,   생명의 비밀,   요약