분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2009-05-18 10:43:52 , Hit : 5058
 RNA 생명기원가설을 입증하는 실험성공


KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-05-14

독창적인 화학으로 인해 원시수프 (지질시대에 생명을 있게 한 유기물의 혼합용액)에서 어떻게 뉴클레오티드 (nucleotides)가 형성되는가를 보여주고 있다. 정교한 실험을 통해서 지구상에서 생명체가 RNA 분자로부터 기원했다는 이론에 대한 주요한 반대 의견들을 진압할 수 있게 되었다. 영국의 맨체스터 대학의 존 서덜랜드 (John Sutherland)와 그의 동료들은 RNA의 기본구성토대인 리보뉴클레오티드 (ribonucleotide)를 초기 지구에 존재했을 것으로 생각되는 조건에서 간단한 화학물로부터 만드는데 성공했다.

이전에는 한번도 수행된 적이 없는 이번 실험은 자체적인 복제가 가능하고 반응을 촉매하는 DNA와 연관된 중합체인 RNA가 화학물로 이루어진 원시수프에서 나타날 때 생명체가 시작되었다는 소위 “RNA 세계가설 (RNA World hypothesis)”을 지지하고 있다. 영국 런던의 임페리얼 컬리지의 화학자인 도나 블랙몬드 (Donna Blackmond)는 “이것은 RNA세계 가설에 있어서 극히 강력한 증거가 된다. 우리는 이 화학물이 실제로 무슨 일이 일어났는가를 반영하는지 여부는 알 수 없다. 하지만 이 연구 이전에 이러한 현상이 일어나는가에 대해서 많은 회의적인 입장이 있었다”고 말했다.

RNA 중합체는 리보뉴클리오티드의 연쇄고리로 세가지 구분되는 부분으로 이루어졌다: 리보오스 당분 (ribose sugar), 인산염 그룹 그리고 염기 (base)로 시토신 (cytosine) 또는 우리실 (urasil), 피리미딘 (pyrimidine) 또는 퓨린 (purine) 또는 아데닌 (adenine)으로 알려져 있다. 이러한 중합체가 자생적으로 형성될 수 있는가에 대해 화학자들은 이들 하부단위들이 먼저 조합을 이룬 뒤에 리보뉴클리오티드를 형성했을 것이라고 생각하고 있다. 하지만 실험실의 통제된 조건에서도 리보오스와 염기를 연결시키는 것은 항상 실패해왔다.

맨체스터 대학의 연구자들은 현재 피리미딘 리보뉴클레오티드의 합성을 성공했다. 이들의 해결책은 리보오스 당분과 염기의 하부단위가 분리되는 것을 막는 것이었다. 서덜랜드 연구팀은 한 분자의 비계가 주요한 리보오스-염기 연결의 결합체를 가지고 있다는 사실을 발견했다. 그리고 이 리보뉴클리오티드를 만들기 위해 펼쳐진 골격에 원자를 부가하였다. 최종적인 연결은 인산그룹을 부가하는 것이었다. 하지만 이 실험의 최종단계에서 유일한 반응물질이었지만 전체 합성과정에 인산그룹은 영향을 주었다고 서던랜드의 연구팀은 보여주었다. 산성으로부터 보호하고 촉매제로 활성화되면서 인산그룹은 작은 유기분자가 적절하게 연결될 수 있게 했다. 서덜랜드는 “우리는 무엇인가 일어날 수 있다는 것에 대해 회의적이었다. 하지만 12년의 연구 끝에 우리는 이번 결과를 얻을 수 있었다. 우리가 발견한 것은 분자적 안무법으로 분자들은 의식하지 않은 안무가가 된 것이다”고 말했다. 그 다음 단계에서 그는 유사한 접근법을 통해 퓨린 리보뉴클리오티드를 만들어낼 계획이다.

비록 서덜랜드는 작은 분자에서 RNA의 부분을 만들어내는 것은 가능하지만 RNA세계가설에 반대하는 사람들은 RNA분자는 전체로서 너무 복잡해서 초기지구의 지질화학을 이용하여 만들어질 수 없다고 주장하고 있다. 뉴욕대학의 화학자인 로버트 샤피로 (Robert Shapiro)는 “이러한 종류의 연구의 결점은 화학에서 나타나는 것이 아니다. 결점은 논리에 있다 ? 연구자들에 의해 현대적인 실험실에서 실험적인 통제가 이루어지는 상황은 초기 지구에서도 일어날 수 있다”고 말했다. 서덜랜드는 그가 사용한 일련의 실험과정은 초기지구의 시나리오와 일관성을 이룬다고 지적했다. 물의 분자에 열을 가하고 증발시키고 그리고 자외선에 노출시키는 것과 같은 방법을 사용했다. RNA합성을 소규모의 실험실-통제과정으로 줄이는 것은 단순히 실용적인 출발점이며 그의 연구팀은 또한 뉴클리오티드의 연결고리를 만들 수 있게 되었다고 말했다. 그는 “나의 궁극적인 목표는 한 곳에서 실험을 통해 살아있는 RNA를 만들어내는 것이다. 우리는 이것을 할 수 있다. 우리는 조건의 제약을 알아내는 것이 먼저 이루어져야 한다”고 말했다.

샤피로는 생명의 기원에 대한 다른 가설을 지지하는 사람들 편에 서 있다. RNA는 너무 복잡해서 작은 분자에서 발생할 수 없기 때문에 궁극적으로 RNA와 DNA의 형성을 촉진할 수 있는 좀더 단순한 신진대사 과정이 지구상의 생명의 시작점이 된다고 주장하고 있다. 서덜랜드는 “이들은 우리의 이론에 동의하지 않을 수 있다. 하지만 실험결과를 통해서 우리는 좀더 앞서가고 있다”고 말했다. 미국 플로리다의 비영리 연구소인 응용 분자 진화재단 (Foundation for Applied Molecular Evolution)의 생명기원화학을 연구하고 있는 스티븐 베너 (Steven Benner)는 “궁극적으로 원시 화학의 도전은 역사적인 가설을 인정할 수 있는 방법이 없지만 개별실험을 인정한다”고 말했다. 서덜랜드는 독창적인 유기화학은 RNA합성을 증명함으로서 사람들을 설득할 수 있다고 말했다. 그는 “사람들이 믿을 수 밖에 없는 것을 우연하게 발견할 수 있을 것이다. 이것이 우리의 연구목표이다”고 말했다.


출처: <네이처> 2009년 5월 13일
참고자료: Powner, M. W., Gerland, B. & Sutherland, J. D. ‘synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions’, Nature 459, 239-242 2009








947   HIV약물을 효과적으로 전달하는 나노입자  이성욱 2009/05/06 4962
946   마이크로 RNA(microRNA)가 인슐린 분비하는 베타 세포를 보호한다.  관리자 2009/05/06 4139
945   인간의 코 속은 조류인플루엔자 바이러스에게는 너무 추워  이성욱 2009/05/18 5633
  RNA 생명기원가설을 입증하는 실험성공  이성욱 2009/05/18 5058
943   siRNA를 암세포에 전달하는 효과적인 방법 개발: PTD-DRBD 융합단백질  이성욱 2009/05/20 6377
942   다운증후군 환자가 암에 잘 걸리지 않는 이유  이성욱 2009/05/22 4716
941   독감치료의 새로운 방법 개발  이성욱 2009/05/22 4581
940   쓰레기 DNA의 존재 이유  이성욱 2009/05/25 5402
939   임상적으로 사용할 수 있는 유도만능줄기세포 개발  이성욱 2009/06/01 4303
938   루푸스 치료에 도움을 주는 DNA 유사물질의 개발  이성욱 2009/06/01 5384
937   줄기세포-유전자치료 결합방법을 통한 실험성공  이성욱 2009/06/04 4447
936   줄기세포 단백질 LIN28이 암세포에도 풍부하게 존재  이성욱 2009/06/04 5669
935   암유전자의 치료 모습을 MRI로 화상화하는 신기술 개발  이성욱 2009/06/04 4934
934   만성 C형 간염 환자들을 위한 새로운 조합요법  이성욱 2009/06/04 4884
933   항체 기반 HIV 백신을 설계하기 위한 새로운 전략  이성욱 2009/06/17 4584
932   마이크로RNA 대체 요법이 암 성장을 막을 수 있다.  이성욱 2009/06/17 4295
931   암은 어떻게 뇌로 전이할까?  이성욱 2009/06/17 5076
930   세포핵 내에 존재하는 ncRNA를 개별적으로 분해하는 방법 개발  이성욱 2009/06/23 5390
929   암세포 전이를 막는 신규 물질  이성욱 2009/06/28 4555
928   1918년 독감바이러스와 신종 플루바이러스의 상관관계  이성욱 2009/07/02 4437

[이전 10개] [1]..[11][12][13][14][15][16] 17 [18][19][20]..[64] [다음 10개]
 

Copyright 1999-2021 Zeroboard / skin by ROBIN