분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2008-06-12 10:20:33 , Hit : 4873
 인조 생명체의 출현을 앞당기게 될 투과성 막의 설계

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2008-06-10
  
원시 세포막의 모형으로 투과성 장벽을 만들게 됨으로써 무에서 인조 세포를 만들어 내는데 진일보하게 되었다.
인조 생명체의 출현이 다소 더 가까워졌을지도 모른다. 메사추세츠종합병원(Massachusetts General Hospital)의 생화학자인 Jack W. Szostak와 동료들은 용기 내부에서 자연적인 DNA-복제 반응에 필요한 기초 요소들을 외부에서 받아들이는 지방산 용기를 고안했다 (Nature, DOI: 10.1038/nature07018). Szostak은 인조 생물학의 진보는 생명의 근원에 관해서 밝혀지지 않은 열쇠라고 할 수 있는, 원시 세포가 영양분을 취득할 수 있었던 방법을 제안한다고 말한다. 그는 최초의 세포가 그들의 구성요소들을 스스로 만들었는지, 외부로부터 받아들였는지는 아직 명확하지 않다고 말한다.
지금의 세포막들은 영양소들을 안팎으로 실어나르기 위해서 단백질 펌프(pump)와 구멍을 필요로 하는 일종의 장벽을 의미한다. 그러나 초기의 막은 같은 방법으로 작용하지 않았을 것이라고 그는 말한다.
그의 연구진은 오늘날의 생물 세포막보다 당과 뉴클레오타이드(nucleotide)에 대한 투과성이 높은 인조 장벽을 만들기 위해 지방산(fatty acid), 지방성 알코올(fatty alcohol), 에스테르(ester)의 혼합물을 이용하고 있다. 그는 “우리의 실험은 원시 세포들이 주변 환경으로부터 영양분을 잘 흡수할 수 있었을 수도 있다고 제시한다.”고 말한다.
연구진은 극성 머리 부분과 비극성 꼬리 부분을 가진 분자인 양친매성 물질(amphiphile)의 최적화된 혼합물을 가지고 막을 형성했다. 작은 분자들은 그 막을 통과하여 안으로 들어갈 수 있지만, 내부의 중합물(polymer)들은 새어나가지 못한다.
연구자들은 짧은 지방산 고리와 큰 머리 부분을 가진 지질과 같은 전통적인 세포막 구성 요소의 변형된 형태가 그들의 인조 막의 투과성을 향상시키는 것을 발견했다. 글리세롤 모노데카노에이트(glycerol monodecanoate)와 같이 이런 성질을 가진 지질을 양친매성 물질의 혼합물에 첨가함으로써, 그들은 RNA의 당 구성요소인 리보오스(ribose)와 뉴클레오타이드에 대한 더 높은 투과성을 가진 막을 만들었다.
그런 다음 Szostak의 연구진은 합성 DNA 분자를 그들이 만든 원시막으로 감쌌다. 그들은 전에 만약 활성화된 뉴클레오타이드에 대한 접근이 허용된다면, 이들 특정 DNA가 효소없이도 상보성의 DNA를 만들어낼 수 있다는 것을 확인한 바 있다. 어김없이 뉴클레오타이드는 인조막을 통해 안으로 들어가서 상보성의 DNA 생성물로 만들어지고 원시세포의 내부에 남아 있었다.
자기증식하는 RNA를 연구하고 있는 스크립스연구소(Scripps Research Institute)의 Gerald F. Joyce는 “이 연구가 증식가능한 유전 중합체의 출현과 대사작용의 산물을 격린하는 구획의 잇점이라는, 생명의 근원에 대한 주요한 두 가지 주제를 함께 엮어 맞추어 준다”고 말한다.
특정 DNA 복제 반응을 실현해 보였음에도 불구하고 Szostak은 완전한 인조 세포를 만드는데 있어서 핵산(nucleic acid) 복제에 관한 화학을 이해하는 것이 남아있는 어려운 부분”이라고 설명했다. 그와 동료들은 이제 이번 연구에 사용된 뉴클레오타이드의 화학적 성질을 더욱 일반적으로 응용가능하도록 만들기 위해 일하고 있다.







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