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2017년 12월 2일 토요일

인공 DNA를 이용해서 단백질을 생산하다.



(These fluorescent cells express a protein encoded by artificial DNA bases(Credit: Bill Kiosses, The Scripps Research Institute))


 DNA는 A, T, C, G (Adenine, Cytosine, Thymine, Guanine)의 네 글자로 새겨진 생물학젝 데이터 베이스라고 할 수 있습니다. 3개의 DNA 염기쌍이 각각 다른 아미노산을 코딩해 복잡한 단백질을 만들어 냅니다. 하지만 사실 ATCG와 같은 역할을 할 수 있는 분자들은 얼마든지 있습니다. 아마도 오랜 옛날 태초의 생명체가 암호에 쓰일 수 있는 염기의 숫자를 줄여가면서 이렇게 네 개가 남았을 가능성이 큽니다. 


 과학자들은 인공적인 염기쌍인 X, Y를 만들어 이 가설을 실험했습니다. 수년 전 대장균에 DNA에 삽입된 X와 Y는 ATCG처럼 작용할 수 있다는 점을 입증했습니다. 그리고 이제 스크립스 연구소 (Scripps Research Institute)의 과학자들은 X,Y 염기를 지닌 대장균을 이용해서 새로운 단백질을 만들 수 있는 기술을 개발했습니다. 


 본래 존재하는 ATCG의 네 개의 염기 조합으로는 사실 20여개의 아미노산 밖에 코딩을 하지 못합니다. 하지만, X/Y가 추가되면서 이제 152개의 새로운 아미노산을 코딩할 수 있게 되었다는 것이 연구팀의 설명입니다. 따라서 본래 자연계에는 존재하지 않는 완전히 새로운 단백질을 생산할 수 있게 되었습니다. 


 물론 이것 자체가 당장에 신약이나 신물질 개발로 이어지진 않지만, 앞으로 가능성을 크게 높였다는 점은 분명합니다. 그리고 이 발견이 더 흥미로운 주제에 대한 답을 줄지도 모릅니다. 왜 DNA에 네 개의 염기쌍만 존재하는지, 그리고 왜 생물체를 이루는 아미노산은 수십 개에 불과한지에 대한 답이 그것입니다. 사실 아미노산 역시 수백 종 이상 존재하지만, 생물체에서 볼 수 있는 것은 극히 일부에 불과합니다. 


 아마도 이는 태초의 박테리아가 진화하는 과정에서 단순한 정보가 더 효율적이기 때문에 필요한 최소 숫자를 갖추게 된 것일 가능성이 있습니다. 앞으로 과학자들은 어떻게 지금같은 형태의 생명이 진화했는지 더 잘 이해할 수 있을 것입니다. 물론 새로운 형태의 약물과 신물질 개발도 기대되는 부분입니다. 


 참고 








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