DNA와 RNA에 대하여-1.

[액터(Actor)]

안녕 여러분~.

현재의 세계는 2가지로 분류되고 있습니다.생물계와 무생물계이지요.그 중 우리와 관계가 밀접한 생물계에의 기본 단위인 DNA와RNA에대하여 설명 드릴까 합니다.

우리들은 현재 생활에 바뻐서 위 개념에 생각을 잘하지 않지만 오늘날 과학의 시대에 사는 우리들로서는 반드시 알아야 하는 필수 교양이기 때문입니다.

가급적 쉅게 설명하고자 하니 흥미 있으신분께서는 재미있게 읽어주시면 감사하겠습니다.

오늘날 차세대 IT로 각광받는 분야가 <바이오/BIO>입니다,그중에서도 바이오테크놀로지(biotechnology,유전,증식,대사등을 물질의 생산이나 검출등에 이용하는 기술)입니다.그리고 바이오테크놀로지의 기초는 생물학입니다.

그러나 생물학은 너무 광범위한 학문이므로 여기서는 생명현상의 기초가 되는 게놈에 대해서 설명하겠습니다.

게놈에 있어서 가장 중요하고 기초가 되는 물질은 다음과 같습니다.

*핵산(DNA와RNA).

*단백질.

이들의 공통점은 둘 다 일렬로 늘어선 물질로 구성되어 있다는 점입니다.이 상태를 직쇄상이라고합니다.

DNA는 네 종류의 디옥시리보핵산이 직쇄상으로 나열된 것이고,RNA는 네 종류의 리보핵산이 나열된고이고,단백질은 20종류의 아미노산이 직쇄상으로 나열된 것 입니다.

이 직쇄상으로 나열된 물질은 생물 세계에서 중요한 역할을 하고 있다.

DNA나 RNA라는 핵산은 우리들의 유전정보를 전달하는 물질이고,단백질은 우리가 살아가는데 꼭 필요한 물질이다.

그러므로 생물이 생물로 존재하기 위해서 중요한 물질이 실과 같은 직쇄상의 모습으로 이루어져서 있다는 사실이다.

페어링(pairing).

짝을 이룬다는 의미입니다.

이러한 페어링이 생물의 정보 전달에 상당히 중요한 역할을 합니다.

유전정보를 보존 전달하는 <디옥시리보핵산>이라는 물질에는 아데닌(adenine),티민(thymine),구아닌(guanine),시토신(cytosine)이라는 네 종류가 있습니다.그런데 이 가운데 아데닌과 티민이 페어(짝)을 이루고,구아닌과 시토신이  페어(짝)을 이룬다. 그 외 조합은 없습니다.

반드시 아데닌-티민,구아닌-시토신이라는 페어링이 이루어진다.

이런 기본적인 약속으로 유전 정보가 전달되고,생물에게 반드시 필요한 물질인 단백질이 만들어진다.

안녕하세요?.

지난번에 이어서  DNA와RNA에 대하여 설명드리고져 합니다.

그러면 생물과 무생물의 차이는 무엇일까요?.

생물의 조건은 다음과 같습니다.

1.자신과 똑같은 것(자손)을 만들어 낼수 있어야 한다(자기 복제)

2.몸을 유지하기 위한 에너지를 생산할 수 있어야 한다(에너지 생산).

이 두 가지는 <생물의 정의>해도 좋을것이다

먼저 1번은 자녀를 만들 수 있어야 한다는 의미이다.하지만 단순히 그것뿐만 아니라 성장의 의미도 포함된다.<성장한다>라는 말은 <몸을 구성하는 세포의 수가 늘어난다>는 뜻이다.세포의 수가 늘어나기 위해서는 스스로 세포를 만를 필요가 있기 때문에,결국 이것도 <자기 복제>이다.

2번은 식사를 통해 영양분을 섭취하거나 호흡을 하는 것으로,자신을 살아가는데 필요한것을 체내에서 만들수 있다는 의미이다.

어떤 생물이라도 영양분을 섭취하지 않거나 호흡하지 않으면 죽어 버린다.

나무는 물,태양,빛,산소외 이산화탄소에서 성장을 하기 위한 에너지를 만들어 내고 종자를 늘려나간다.

그래서 생물인 것 이다.하지만 의자는 아무리 물,빛,공기,음식을 주어도 그것을 흡수할수 없으며,자손을 만들지도 못한다,크게 성장하지도 못하고,수를 늘리지도 못하기 때문에 생물이 아닌 것 이다.

생물이란<스스로 에너지를 획득할 수 있고 자기 복제를 할 수 있는것>이다.

사람을 예로 든다면,식사를 통해 음식물을 소화시키고 호흡을 해서 살기 위한-즉,생물로 계속 존재하기 위한-에너지를 얻고 있다.그리고 상처로 세포가 상하면 새로운 세포를 만들어 상처를 없앤다.

엄밀히 말하면,인간의 체내에서는 항상 어디인가에 세포가 죽는  동시에 새로운 세포가 태어나고 있다.

이것을 신진대사라고 하는데,죽어가는 세포의 수와  태어나는 세포의 수가 균등하기 때문에 늘 같은 세포로 구성되어 있는 것으로 보인다.이는 개체를 유지하기위한 복제이지만 이것과는 별개로 자손을 낳는등의 종의 유지를 위한 복제도 있다.

이렇게 자기복제에는  두 가지 의미가 있다.

현재 <생물이란 무엇인가?>를 탐구하는 흥미진진한 실험으로<가장 간단한 생물>의 연구가 진행되고 있다,생물로 존재하는데 필요한 최소의 기능은 무엇인가?<최소한의 필요한 요소만 갖게끔 유전정보를 걸러내면 생물은 어떤 모습이 될까?>에 대한 연구이다.

이 연구로 인해 생물이 생물로 존재하기 위한 최소조건이 분명해 질것이다.

유전.

단 하나의 세포는 부모를 표본으로 개수가 60조로 늘어난다.이 처럼  표본이 있기 때문에 부모의 성질은 자녀에게 그대로 전달된다.이것이 유전이다.

유전이란 간단히 말하자면 부모의 성질이 자녀에게 전달되 는 것이다.좀더 정확히 표현하자면,<게놈이 포함된 정보>가 전달되는 것 이다.

그렇다면 게놈에는 어떤 정보가 들어있는 것 일까?.단 한마디로 말하자면,<생물이 생물로 존재하기 위한 모든 정보>가 들어 있다.그런데 게놈에 들어있는 유전정보는 일부만 자녀에게 전달되는 경우도 있고,전부 전해지기도 한다. 이러한 전달 양식은 생물 고유의 것이다.

우리 주변에 존재하는 수많은 생물들은 부모가 가지고 있는 게놈 정보를 절반씩 자손에게 전달한다.

한편 세균등은 전부 그대로 전달 돼기도 한다(경우도 있다/분열).이때 부모와 자녀는 유전 정보가 똑같은 개체가 된다.이렇게 유전 정보가 똑같은 개체를 <클론>이라한다.

*유전 정보상 완전히 똑같은 개체가 클론이다*

.

실제로 눈으로 확인할 수 있는 클론의 예로 일란성 쌍둥이가 있다.

그러나 생물의 특성이 모두 유전적으로 정해지는 것은 아니다.또한 후천적 인 것으로 모든 것이 형성되지도 않는다.

유전적인 요인이 기반이 되고,그 위에 환경이 작용해서 특징을 만들어 낸다.

인간의 경우 양친에게서 유전정보(게놈)를 절반씩 받는다.아버지 쪽의 정보가 표면에 드러날지,어머니 쪽 정보가 표면에 들어날지는 상황에 따라 달라진다.

클론.

1996년 7월 영국의 로슬린 연구소에서 복제(클론)양 돌리가 태어나 분자 생물학계는 충격에 훱싸였다.과학 소설에서나 나오던 이야기가 현실화 된 것이다.

사실 돌리 이전에도 이미 클론 가축이 많이 태어났다.그렇다면 돌리는 지금까지의 클론과 무엇이 다른 것일까?.

클론이란 유전적으로 완전히 같은 정보를 갖는 개체를 말하며 일란성 쌍둥이가 이에 해당한다.

실제로 포유류 클론은 이미 실용화되어 있어서 이제는 그렇게 신기한 것이 아니다.이를 가능하게 했던 것이 수정란에 전기 자극을 주어 인공적으로 일란성 쌍둥이를 만들어내는 기술이다.예를 들어 맛있는 소고기와 우유를 다량 생산 할 수 있는 젖소가 효율적으로 태어나도록 수정란을 끄집어 내어 전기 자극을 주면 8개 정도의 수정란이 증식되는데,이것을 다시 태반에 넣으면 본래 한 마리밖에 낳지 못하는 가축을 한번에 여덟 마리까지 생산 할 수 있다.

그렇다면 돌리는 이러한 클론과 무엇이 다를까?.

돌리는 분화 후의 세포를 이용하여 만들어졌다는 점이 기존의 클론과 다르다.원래 단 하나의 세포였던 난자는 수정 후 세포분열을 반복한다.그리고 이 세포분열의 과정 속에서 분화한다.예를 들어 분화란 어떤 세포는 신경이 되고,또 어떤 세포는 뇌가 되고,또 어떤 세포는 피부가 되는 식으로 적재적소에 나름의 특징을 가진 세포로 성장해 가는 것이다.

돌리의 성공으로 수정 직후의 난세포 이외에 분화된 후의 세포에서도 클론을 만들 수 있다는 사실이 입증됐다.즉,우리 인간의 클론도 몸의 세포가 하나만 있으면 만들어 낼 수 있다는 뜻이다.

현재의 클론 기술로는 머리카락 하나에서도 같은 유전정보를 가진 개체를 만들어 낼 수 있다.

예를 들어 위대한 발명가,인기배우 같은 개체를 인공적으로 만들어 낼 수 있는 것이다.

현재,이런 클론 기술은 윤리적인 면에서 용인 돼지 않고 있다.불치병에 걸려 장기 이식이 필요한 환자의 경우 그 환자의 클론을 만들어 그 클론에서 장기를 이식 받을수 있다(영화-아일랜드 참조).

클론은 환자와 완전히 똑같은 유전자를 같고 있기 때문에 장기 이식에 따른 거부반응을 걱정하지 않아도 되기 때문이다.

결국 클론은 최고의 장기 제공자(donor)이다.

그렇다면 클론 기술을 통해 애초에 장기 제공자로 태어난 클론 인간의 인권은 어떻게 되는가?.이러한 문제가 현실화되고 있다

위 문제는 전인류가 논의를 거쳐 합의되어야 한다.

게놈.

게놈이란<생명의 설계도>이다.다시 말하면 자신의 신체를 만드는 방법이 적혀있는 도면이라고 할 수 있다.사실 생물은 모두 자기 안에 자신을 만드는 방법이 적혀 있는 설계도를 가지고 있다 그렇다면 설계도란 어떤 것일까?.

무엇을 만들 때 부품 하나 하나의 설계도가 유전자에 해당된다.그리고 설계도인 유전자를 포함해서 지시서나 매뉴얼등 전체를 만들기 위한 정보를 전부 합해서 게놈이라고 생각하면 된다.

인간 게놈 계획(Human Genome Project).

인간 게놈 계획이란 1984년 신스하이머(Robert L,Sinsheimer)가 제안하고 미국,유럽.일본이 부담하여 진행된 국제적인 프로젝트이다.기본적으로는 인간의 게놈정보를 해독하기위한 기계(DNA Sequencer)의 개발,성능 향상이라는 연구도 포함되어 있다.

인간 게놈 계획은 원래 일본인 연구자인 와다 테루미츠가<가까운 장래에 DNA염기배열의 해독은 자동화되고,대량 해석시대가 도래한다>라고 예언한 것에서 비롯됐다.그 당시는 DNA구조가 조금씩 밝혀지고 있는 무렵으로,겨우 수십 개의 염기로 구성된 DNA의 배열을 결정하는 것조차 수일이 걸렸다.이런 시대에 인간 게놈의 모든 유전자 정보,30억 개의 염기배열  해독이 가능한 시대가 도래 할 거라고 예언한 것이다.

이 예언을 진지하게 받아 들인 사람은 미국인이었다.그리고 인류의 공유 재산인 게놈 정보를 국제적인 협력을 통해서  해독하기 위해 HUGO라는 조직이 결성되었고 2005년까지 해독 완료를 목표로 게놈 해독작업이 시작되었다.

인간 게놈 계힉은 그 후 미국 민간 기업<셀레라 사(Cerera)>의 해독 작업 참여로 큰 전환점을 맞이했다.

셀레라 사(社)는 국제 협력에 의한 게놈 해독보다도 빠른 속도로 해독하여  그것을 특허로 낼 생각이었다 국제 컨소시엄은 민간기업에 유전정보가 독점되는 것을 우려해 게놈 해독 속도를 높였고,그 결과 공적 연구기관과 민간기업에 의한 게놈 해독 경쟁이 시작되었다.

국제 컨소시엄과 셀레라 사의 게놈 해독 방법은 그 방침에서 약간의 차이가 있다.셀레라 사는 해독 정밀도를 국제 컨소시엄 그룹보다 낮추어서 전체의 개요를 파악하는 일에 중점을 두었다.셀레라 사는 정밀도에 비중을 두지 않았기 때문에 국제 컨소시엄에 비해 상당히 빨리 해독하는 것이 특징이었다.국제 컨소시엄은 그때까지의 고정밀 해독방법으로는 셀레라 사를 앞지를 수 없었다.그래서 한 민간기업이 게놈 관련 특허를 모두 독식하는 것을 염려해서 정밀도를 낮추는 해독을 함께 실시하여 셀레라 사에  대항했다.

이제 셀레라 사,국제 컨소시엄은 낮은 정밀도의 해독을 완료했다.또한 국제 컨소시엄에서는 정밀도가 높은 20번,21번,22번 염색체에 대해서도 해독을 완료하였다.

[액터(Actor)]

주기적으로 계속하여 연재할 예정이니 많이 읽어 주십시요.

[엘파]

훌륭한 자료에 감사드립니다