게놈(Genome)의 3차원 구조

ACT뉴스 2013년 9월

 

 

 

과거에 유전학자들은 한 줄로 암호화된(linear coded) 유전정보가 복제되고 해독되고 발현되는 정교한 과정들을 이해하려고 많은 노력을 해왔다. 그러나 지금은 유전자의 비선형적(공간적) 영향이 밝혀졌기 때문에 세포 구조에 대한 전혀 새로운 차원의 이해가 필요하게 되었다.

 

영어로 된 문장은 왼쪽에서 오른쪽으로 한 줄로 정보가 나열되어 있다. DNA 역시 이와 유사한 방식으로 정보를 담고 있지만 DNA의 경우는 양쪽 방향 모두에 정보가 나열되어 있다. DNA는 두 가닥으로 이루어진 분자구조이기 때문에 두 가닥 모두에 정보를 담을 수 있는 것이다. 한 문장과 그의 반대 방향의 상보적인 문장이 또 다른 의미를 가지고 있다. 게다가 세포 내부 장치들은 필요에 따라 일정 부분의 DNA 정보를 합치거나 분리하며 매우 역동적으로 움직이고 있다.

 

 

 

사람 세포 한 개에 들어 있는 46개 염색체 모두를 한 줄로 펴서 잇는다면 DNA 길이는 약 1.8m가 되는데 사람 몸에는 이런 세포가 수 조개나 있다. 사람만 유일하게 거의 보이지 않을 만큼 작은 글씨로 정보를 한 방향으로 기록할 수 있을 것이다. 그러나 정보를 양방향으로 읽힐 수 있는 문장으로 기록하는 것은 초월적인 지성을 가진 존재만 가능할 것이다.

 

시드니의 한 의학연구소(Garvan Institute of Medical Research) 소속으로 3차원 유전체 분석 연구의 리더였던, 팀 머서(Tim Mercer)는 이렇게 이야기했다.

 

“과거 몇 년 동안 우리는 유전물질의 접힘 구조(folding)가 어떻게 유전자 발현과 조절을 결정하는지를 보려고 연구해왔다. 특정 유전자와 특정 엑손(exon, 유전정보가 아미노산으로 표현되는 부분)들은 접힘 구조에 의해 연구하기가 매우 쉬운 곳에 위치한다…. 이 연구의 결과는 유전물질의 3차원 구조가 유전자의 스플라이싱(splicing, 유전정보에서 필요 없는 부분의 정보를 제거하는 과정)에 영향을 미칠 수 있다는 사실을 처음으로 보여주었다.”

 

엑손은 유전자 안에 포함되어 단백질을 만들어내는 정보를 담고 있는 부분이다. 이 부분이 접힘 구조에 의해 바깥으로 노출되면 특정 정보가 세포 내 단백질에 의해 전달되게 된다. 접힘 구조의 안쪽에 있는 정보들은 노출되지 못해 정보가 전달되지 않게 되는데, 그때에는 아마도 그 정보가 불필요하기 때문일 것이다. 그렇다면 어떻게 이 접힘 구조가 만들어질까에 대해서는 여전히 미지수이다.

 

DNA의 3차원 배열구조가 세포의 유전자 해독과정에 영향을 미친다는 연구 결과는 세포 내부의 세부적인 작용을 연구하는 사람들을 더욱 복잡하게 만든다. 그러나 세포가 어떻게 생겨났는지를 이해하려고 하는 사람들에게는 큰 해답을 안겨준다. 이것은 초지성적인 분의 신적인 작품이라는 사실의 강력한 증거가 되기 때문이다. “천지간에 어떤 신이 능히 주께서 행하신 일 곧 주의 큰 능력으로 행하신 일 같이 행할 수 있으리이까?(신 3:24)

 

Brian Thomas, New Twist in DNA Turns Heads, Genes. ICR, Article posted on July 5, 2013./번역: 조희천