DNA의 놀라운 복잡성이 밝혀지다

‘정크 DNA(쓰레기 DNA)’는 없었다

http://creation.or.kr/library/itemview.asp?no=4366

https://creation.com/astonishing-dna-complexity-uncovered

https://creation.com/a/5158

DNA의 놀라운 복잡성이 밝혀지다.

(Astonishing DNA complexity uncovered)

에 의해 Alex Williams

2003년에 인간 게놈 프로젝트(Human Genome Project)가 인간의 게놈(genome,유전체)지도를 최초로 발표했을 때,그들은 이미 앞서서 많은 것들을 알고 있었다.그것들은 다음과 같은 내용들을 포함하고 있었다 :

▶ DNA에 암호화 되어있는 부분(coding segments,단백질들을 만드는 암호를 가지고 있는 유전자들)은 세포의 전체 DNA양에 비해서 매우 적은 부분이었다.그 수가 전체 DNA의 3%정도(25,000개)밖에 안 된다는 것을 발견하고 과학자들은 매우 당황하였다.

▶ 비암호화 되어있는 부분(non-coding sections,즉 남아있는 97%)은 그 기능들이 거의 모두 알려져 있지 않고 있다.많은 사람들이 그것을 ‘정크 DNA‘라고 불렀다.그들은 그것을 수백만에 걸쳐 우리 선조들이 진화하면서 버려져서 남겨지게 된 쓸모없는 쓰레기로 생각했었다.분자 분류학자들은 일상적으로 이 ‘정크 DNA’를 수백만년 동안 자연선택에 의해서 방해받지 않았던(왜냐하면 그것들은 어떠한 일도 하지 않았기 때문에)돌연변이들의 조용한 기록인,하나의 ‘분자시계(molecular clock)’로 사용하면서,그것으로부터 생명체의 모든 다른 종류들에 대한 진화 역사를 건설해왔었다.

▶ 유전자에는 기능적인 DNA부분(exons,엑손)들이 알려지지 않은 목적의 비기능적인 부분(인트론, introns)들 사이에 산재되어 있다는 것은 알려져 있었다.유전자가 복사(RNA안으로 전사)되어져서 단백질들로 번역되어질 때,인트론들은 떨어져 나가고,엑손들은 기능적 유전자를 만들기 위해서 연결되어진다.

▶ 유전자의 복사(전사)는 특별히 START위치가 표시된 곳에서 시작하였고, STOP신호가 있는 곳에서 끝났다.

▶ 유전자 스위치들은(관여하는 분자들은 집합적으로 전사 요소들이라 불려진다)그 유전자의 START말단에 인접한 염색체(chromosome)에 위치해 있었다.

▶ 전사는 일 방향(one way)으로 진행되는데, START말단에서부터 STOP말단에서 끝난다.

▶ 유전자들은 비록 몇몇 부분들에서는 많이 분포하고 어떤 부분들에서는 적게 분포하지만,다소 실에 꿰어져 있는 구슬(beads on a string)들처럼 염색체들 전체에 걸쳐서 산재되어져 있었다.

▶ DNA는 꼬여져 있는 지퍼(zipper)처럼 이중나선구조의 분자(double helix molecule)이다. DNA지퍼의 각 가닥은 마치 점퍼에서의 지퍼처럼 다른 가닥과 보완적이다.한쪽 면은 다른 가닥에 구멍에 들어맞는 혹(lump)을 가지고 있다. DNA지퍼의 ‘전사가닥(sense strand)’이라고 불려지는 오직 한쪽 측면만이 정확한 단백질 염기서열을 만든다.상보적인 가닥은 ‘반-전사가닥(anti-sense strand)’이라고 불려진다.전사가닥은 마치 전기줄 연장코드와 유사한데,이곳의 ‘여성’ 말단 부위는 전기 기구가 꼽혀질 때까지 열려있으면서도 안전한 상태이나,튀어나온 ‘남성’ 말단 부위는 활발하고,안전을 위하여 ‘여성’ 소켓에 꼽혀질 때만 오직 작동되어진다.따라서 단백질 생산은 반-전사가닥이 아니라,대게 이들 전사가닥을 복사함으로서 이루어진다.반-전사가닥은 음화된 필름이 사진을 만드는데 사용되는 방식으로 전사가닥을 복사하기 위한 주형을 제공한다.이 규칙에는 약간의 예외가 알려져 있다(즉,어떤 경우에서 반-전사가닥이 단백질을 만드는 데에 사용되어졌다).그러나 아무도 전체 반-전사가닥이 전사되어질 것으로는 기대하지 않는다.

인류의 기원에 관한 진화론적 개념들 때문에,우리의 DNA는 대부분 동물 조상들로부터 남겨진 쓰레기(정크)인 것으로 추정되어졌었다.이것은 과학의 진보를 막고 있었던 또 하나의 진화론적 방해물이었던 것으로 판명되었다.

이 모든 구조들은 이제 점점 더 많이 이해되고 있다.최근 실시된 ENCODE라고 불리는 한 프로젝트는 인간 게놈의 1%에 있어서 일어나는 전사(DNA로부터 만들어지는 RNA의 복사)에 대한 의미심장한 연구를 보고했다.[1, 2]그들의 발견은 다음과 같은 추론들을 포함하고 있었다 :

▶ 게놈의 대략 93 %정도가 (3 %가 아니라)전사되고 있었다.더 광범위한 방법들에 의한 심도 깊은 연구가 실시된다면,그 숫자는 100 %로 올라갈 수도 있다.왜냐하면 전사에 많은 에너지와 조절 등이 요구되고 있기 때문이다.이것은 아마도 전체 게놈이 세포에 의해서 사용되고 있음을 의미하는 것이다.그러므로 ‘정크 DNA(junk DNA,쓰레기 DNA)’같은 것은 없음을 의미한다.

▶ 엑손들은 특화된 유전자가 아니라,많은 다른 RNA사본들에 결합될 수 있는 모듈들이다.하나의 엑손(즉 한 유전자의 한 부분)은 14개의 다른 염색체들에 위치하는 33개의 다른 유전자들과 결합하여 사용되어질 수 있었다.이것은 한 엑손이 많은 다른 단백질들에서 공통적으로 공유하는 한 부분을 특화시킬 수 있음을 의미한다.

▶ 유전자들은 ‘실에 꿰어져 있는 구슬’들의 선형 배열이 아니라,오히려 중복되는 구획들이 끼워져 있는(interleaved),특히 5, 7, 9,또는 한 유전자로부터 온 더 많은 전사들이 있는 구조이다.

▶DNA의 단지 한 가닥이 아니라,두 가닥(전사가닥과 반-전사가닥)이 완전히 전사되어진다.

▶ 전사는 단지 일 방향이 아니라,앞으로도 뒤로도 진행된다.

▶ 전사 요소들은 그들이 조절하는 유전자로부터 수만 또는 수십만 염기쌍이 떨어져 있어도,심지어 다른 염색체에 있어도 될 수 있다.

▶ 각 특별한 유전자 영역에는 단지 하나의 START부위가 있는 것이 아니라,여러 부위가 있다.

▶ 각 영역에는 단지 하나의 전사 시발(스위치)시스템이 있는 것이 아니라,다수가 있다.

저자는 다음과 같이 결론내리고 있다 :

”끼워져 있는 게놈의 조직 구성은 세포에 대한 중요한 기계론적 도전을 불러일으키고 있다.하나는 같은 DNA분자들이 여러 기능들을 위하여 사용되어지고 있다는 것이다.기능적으로 중요한 염기배열의 중복 사용은 이 조직이 적절히 작동되기 위한 시간과 공간을 해결해주고 있음에 틀림없다.또 하나의 도전은 신속한 세포사멸(apoptosis)을 일으킬 수 있는 RNA-RNA상호반응들을 차단하고,긴 이중 나선 영역들이 형성될 수 있도록,어쩌면 RNA를 구획으로 나눈다거나, RNA들을 덮어씌우는 것이 필요하다는 것이다.”

이것은 그렇게 작은 공간에서,그렇게 경이로운 일들을 수행하면서도,그렇게 많은 RNA들이 안전할 수 있는 것과 관련되어 있다. RNA는 근처 표면에 달라붙거나 자신들끼리 엉켜서 붙어버리는 끈적끈적한 긴 테이프와 같은 것이 아니라,하나의 긴 실과 같은 분자이다.적절히 조절되지 않는다면,그것은 들러붙어 엉망진창의 덩어리로 못쓰게 될 것이다.

이 결과들은 너무도 놀랍고,너무도 충격적이다.그리고 세포에서 실제로 일어나고 있는 일들을 알아내기 위해서는,아직도 엄청난 량의 연구들이 수행되어야 할 것이라는 것이다.진화론적 역사(계통발생)를 써왔던 분자 분류학자들은 그동안 추구해왔던 ‘정크 DNA‘에 기초한 진화역사의 복원을 내려놓고, DNA에 들어있는 모든 의미들이 밝혀질 때까지 기다려야 할 것이다.그리고 인간과 침팬지가 공통조상을 가진다는 근거 중 하나는 기능을 하지 않는 DNA부분을 공유하고 있다는 주장이었다.그러나 이제 그러한 주장은 쓰레기통에 들어가게 되었다.

Related articles

‘Vestigial’ Organs Questions and Answers

For a follow-up to this article, seeMore astonishing DNA complexity

출처 : Creation on the web, 2007. 6. 20.

URL :http://www.creationontheweb.com/content/view/5158

번역자 : IT사역위원회

References