꼬슬꼬슬 Convergence !!

과학자들은 DNA가 유전 물질이라는 것을 어떻게 알게 되었을까요?
1940년에 초까지도 과학자들은 유전물질이 무엇인지 잘 몰랐습니다. 단백질 같은 복잡한 물질이 유전 물질일거라고 추측했기 때문에 4종류의 염기 (A,G,T,C)로만 이루어진 DNA가 유전 물질일 것이라고는 생각하지 못했죠.

DNA가 유전 물질이라는 것을 알게 해주는 몇 가지 실험을 소개 해드립니다.
사실 고등학교 교과서에 다 나오는 것이지만 다시 한번 기억을 떠올려보죠^^

■ 그리피스의 실험 (Fred Griffith's experiment)
   1928년 그리피스는 비병원성균인 R(Rough)형 균과 병원성균인 S(Smooth)형 균을 이용한 실험을 했습니다.
   실험 중 쥐에 살아있는 R형 균과 가열 살균한 S형 균을 함께 주사했을 때, 쥐가 죽는 것을 보고 S형 균의 어떤 물질이 R형균의 형질을 S형 균으로 전환 시켰다고 생각했습니다.
   그리스피는 이 실험을 통해서 형질전환 현상(Transformation)을 보여 줍니다.
 

그리피스의 실험

 

(그림 출처 : ko.wikipedia.org)

■ 에이버리 실험 
  1944년 에이버리(O. T. Avery), 맥리오드(C. McLeod), 맥카티(M. McCarty)는는 열 처리한 S형 균의 세포 추출물을 여러 분해 효소로 처리한 후 R형 균과 함께 쥐에 주사했더니 DNA 분해 효소로 처리한 쥐만 살아남은 것을 보고 DNA가 유전 물질임을 증명했습니다.

 

 

(그림 출처 : http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=149)

■ 허시-체이스 실험 (Hershey-Chase experiment)
  1952년 허시(Alfred Day Hershey)와 그 제자 체이스(Martha Chase)는 DNA와 단백질 중 어느 것이 유전 물질인지를 가리기 위해 실험을 했습니다.
  이 실험은 단백질에는 황(S)은 있지만 인(P)은 없고, DNA는 인(P)은 있지만 황(S)이 없다는 사실에서 시작했습니다.
  방사선을 내는 '35S'와 '32P'를 사용하여 단백질과 DNA를 구분합니다.
  각 실험 군의 박테리오파지에 한 쪽에는 '35S'를 다른 한쪽에는 '32P'를 표지하여 대장균에 감여 시킵니다.
  이때 박테리오파지가 대장균에 자신의 유전 물질을 넣기에는 충분하지만 대장균을 깨고 나오는기에는 짧은 시간에 원심 분리하여 대장균과 대장균에 붙은 물질을 분리합니다. 결과 대장균 내에서는 '32P'가 검출 되었고 이 것을 통해 유전 물질이 DNA라는 것이 증명 됬습니다. 

 

(그림 출처 : http://en.wikipedia.org/wiki/Hershey%E2%80%93Chase_experiment)

위와 같은 실험들로 DNA가 유전 물질임이 밝혀 졌습니다.
A,G,C,T 단 네 가지 분자로 이루어진 DNA가 복잡하게 움직이고 사고까지 하는 생명체의 정보를 담고 있는 것이 기적같지 않나요??
우리가 항상 접하는 컴퓨터도 매우 복잡한 화면을 표현하는데는 스위치의 켜짐과 꺼짐의 단 두가지 상태의 조합으로 이루어 집니다.
어떤 복잡한 것을 표현하기 위해서 반드시 복잡한 언어가 필요한 것은 아닐지도 모르겠네요.

  분자생물학(Molecular biology)은 이제 생명과 관련된 대부분의 분야에서 땔레야  땔 수 없는 분야가 된 것 같습니다.
분자생물학의 발달로 pathogene이나 oncogene에 대한 연구들이 이루어지고 있습니다.
그 결과 체외로부터 병원체의 침입에 의한 질병이나 생활습관이나 환경에 의한 체내에 내재된 질병의 발현에 대한 치료법과 예방법의 개선이 되어가고 있습니다.

  미국의 경우는 한 사람의 유전자를 분석해서 그 사람이 잠재적으로 발병할 수 있는 질병에 대한 정보를 제공하기도 합니다.
이것을 더 깊게 보면 그 사람의 생활 습관을 컨설트 해줄 수 있는 서비스라고 해야할까요?
물론 걸리지도 않을 병에 걸린 것 처럼 생각하는 부작용도 크겠지만요. 이런 문제들은 교육을 통해 해결 될 수 있을 것이라 생각합니다.

그리고 저는 real-time PCR을 통해 pathogene을 검출하는 시약을 만드는 회사에서 일을 하고 있습니다. 분자생물학 덕분에 생길 수 있었던 회사입니다.

  부전공으로 의생명공학을 하면서 참 많은 것을 배웠는데 저도 이제 조금씩 잊어가네요.
더이상 잊지 않기 위해서 중심설(Central dogma) 부터 시작합니다.!

  중심설을 말 그대로 '설'입니다. 누군가 더 획기적인 이론을 제안한다면 바뀔 수도 있겠지요.
하지만 아직까지는 이 중심설이 크게 흔들릴 기미는 보이지 않습니다.
아래 그림과 같은 경로로 유전 정보가 전달되는 것입니다.

  유전 정보는 DNA->RNA->단백질의 순서로 전달됩니다. 즉, DNA를 주형으로 mRNA를 합성하고 이 mRNA의 정보로 단백질이 만들어져서 눈에 보이거나 또는 눈에 띄지 않는 형질을 발현 하게 됩니다.

  또 세포분열 때 자기복제를 통해 유전 정보가 전달 됩니다.

이런 유전 정보를 이루고 있는 것은 단지 4개의 분자 (A, G, T, C)에 불과 합니다. 컴퓨터가 정보 정달을 위해 문자 두 개(0과 1)를 사용한다면 생명체는 문자 네 개를 사용한다 정도로 비유할 수 있겠습니다.

  역전사는 특이한 경우로 예를 들면 감기 바이러스가 체내에 침입했을 때 자신이 가진 RNA를 주형으로 DNA를 만들어내고 그 DNA를 단백질로 발현 시켜 우리를 괴롭힙니다.

  사실 이번 포스트만 봐서는 잘 감이 안 오실 겁니다. 왜냐하면 이것은 가장 높은 봉우리에서 '분자생물학'이라는 숲을 바라본 것이기 때문입니다. 저 위의 단순한 그림 속에 엄청난 것들이 숨어 있습니다. 틈틈히 포스트하도록 하겠습니다!