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작성일 : 08-05-11 23:59
DNA는 에너지 절약의 한 방편이다.
 글쓴이 : 불로동
조회 : 1,681,898  


DNA는 에너지 절약의 한 방편이다.

5월 9일 저녁 7시 서울역 대회의실에서 서울대학교 화학과 박충모 교수의 일반인을 대상으로한 강연 내용을 정리하여 중계한다.

***
인간 몸은 60조개의 세포로 구성되어 있으며 각 세포 속에는 염색체가 46개(23쌍)씩 들어 있다.
게놈은 유전자와 염색체의 합성어로서, 1세트 염색체의 DNA상에 존재하는 모든 유전자들의 모음을 게놈이라 한다. 1916년 독일의 식물학자 빙클러가 처음 사용하였기에 미국식 발음인 지놈보다 게놈을 한글 표기에 널리 사용되고 있다.

생물체의 모양과 기능은 자연 환경이 결정한다는 것이 자연선택설이다. 자연 조건은 제한되어 있다. 따라서 생물은 에너지를 절약하는 쪽으로 진화된다. 필요 없는 물질은 만들지 않으며, 일단 만든 물질이라도  불필요해지면 분해 후 재활용한다. 낭비가 심한 생물은 도퇴된다

게놈 프로젝트 수행 결과는 인간 25,000-30,000개, 초파리 20,000개, 애기장대(잡초) 25,000개 벼 25,000개의 유전자가 있음을 밝혔다. 인간과 식물의유전자 수가 비슷하기에 고등생명과 하등 생명의 구분은 유전자가 전부가 아니라는 것이다. 즉 하드웨어(유전자, 단백질)보다도 소프트웨어(조절원리)가 더 중요하다.

이것의 중요한 의미는 식물이 한 유전자를 가지고 있느냐의 문제보다는 그 유전자의 발현이 어떻게 조절되는가가 더 중요하다는 사실이며, 인간을 비롯한 대부분의 고등생물들이 3만개 정도의 적의 수의 유전자로도 복잡한 생명 현상을 유지하는 비밀에 대한 단서를 제공할 수도 있다는 것이다.

한 때 정크로 불리워지던 부분을 눈여겨 볼 필요가 있는데. 여기에서 마이크로RNA(염기 수가 21개 정도) 등 새로운 개념의 유전자 발견 가능성도 있다.

핵속에 존재하는 모든 유전자는 필요시 발현되며, 그 결과 합성된 mRNA가 세포질로 이동하여 단백질의 합성을 유도한다. 그러나 세포가 내부나 외부의 신호를 받아 유전자 발현, 세포질로의 이동, 단백질 합성에는 상당한 시간이 걸리는 문제가 있다.

세포들은 이 문제를 슬기롭게 해결하여, 유사시 급하게 필요할 것으로 에상되는 단백질을 미리 합성한후 세포내 특정 부위에 비활성 상태로 저장하고 있다가, 심각한 환경스트레스가 오면 단백질 분해라는 효과적인 방법으로 바로 활성화하여 필요한 기능을 하도록 한다.

비활성 상태로 저장되어 있는 단백질의 활성화 메커니즘은 환경변화에 신속히 반응하기 위한 고도로 진화된 하나의 적응 전략이라 인식되고 있다.

대표적인 예가 세포내 막들과 결합되어 있는 전사인자 단백질들로써, 비활성 상태로 막에 결합되어 있다가 신호를 받으면 막으로 분리되어 활성화된 후 핵으로 이동하여 유전자들의 발현을 조절한다.

막결합 전사인자들의 존재는 세계적으로도 아직 널리 인식되지 않고 있으며, 극소수의 동물결합 전사인자들을 제외하고는 거의 연구되어 있지 않다. 박충모 교수팀은 최근 애기장대와 벼 게놈에 존재하는 1500여 개의 전사인자들 중 10%이상이 세포내부의 막과 결합되어 있다는 사실을 발견하였고, 이들 유전자들이 과발현 혹은 억제된 돌연변이 식물들을 이용한 연구를 통하여, 막결합전사인자들이 식물의 환경스트레스 저항성 중진에 매우 중요한 역활을 한다는 사실을 발견하였다.

결과는 식물과 동물연구에 바로 응용할 수 있으며, 식물의 경우 막과 결합된 단백질 부위를 제거한 활성 상태의 전사인자 유전자를 합성한 후 해당 식물체에 형질전환하면 환경스트레스에 대한 저항성을 지니는 새로운 품종의 개발이 가능하며, 박충모 교수팀은 벼를 대상으로 연구를 진행하고 있다.

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아미노산의 순서가 단백질의 구조와 기능을 결정한다. 3차원의 구조를 가지면 가능해 진다.
3차원 구조도 단백질 기능에 매우 중요하다.

아미노산 서열이 단백질 구조를 결정한다.
유전자 염기기서열이 아미노산 서열을 결정한다.
따라서 유전자 염기서열이 단백질 구조를 결정한다.

유전자는 기본적으로 화학물질이다.

용불용설의 치명적인 약점은 습관이나 지식은 유전자로 들어가지 않는다는 것이다. 따라서 후대로 전해지지 않는다. 한 개체에서 끝나 버린다는 것.
자연선택설이란 자연이 최적의 개체를 선택한다는 것으로서, 유전자 변이가 필수이다. 형제간에도 유전자가 다소 다르다. (다른 집안의 개체는 더 다르다.  그중 최적의 것이 살아 남는다.  죽기 살기의 문제가 아닐지라도 상/하위 계급의 차이는 존재한다.)

자연에서는 총 에너지가 일정하다. 즉 양분과 빛은 일정하다. (- 다르다. 태양폭풍시 엄청난 차이, 홍수시 물 엄청나, 중기적 평균 값만 일정)
에너지 보존의 법칙, 즉 에너지 불변의 법칙이 있어 한 사람이 가진 역량은 정해져 있다. - (틀은 변할 수 있고 따라서 역량은 도약할 수 잇다.)
놀기도 잘하고, 운동도 잘하고, 공부도 잘하고 다 잘할 수 있는가? 무와 배추를 합하면? 감자와 토마토를 합하면?  답은 '안되고' '못하고' 이다. 무배추가 아니라 반대의 현상이 나온다. 포마토가 아니라 결함있는 것이 나온다 이다. - (역량을 키워주면 해결 된다.)
그래서 한 우물을 파라가 맞다.

DNA는 에너지 절약의 방편이다. 유지비 절감, 보관이 간편, 필요시 언제든 꺼내 쓸 수 있다. 그러나 이중 인격자로 유지가 간단한 반면 변한다. (진화의 요인이기도 악성 변이의 요인이기도 하다.)
특정 단백질은 DNA로부터 합성되나 시간이 필요하다. 그래서 미리 단백질을 합성해서 저장한다.(최소의 수준으로 유지하며 긴급상황에 신속히 대처하기 위해서이다.)  잠자던 존재는 외부 요인으로 깨어나 활성화 된다.(활성 인자가 필요하다) 그러나 환경스트레스 저항성 단백질은 독성이 강하기에 함부로 쓰면 안 되어 고삐를 해서 묶어둔다. --그래서 활동이 많은 이 즉 전투가 많아 상처를 많이 받은 이는 전투에 대처하기 위한 독성 강한 단백질이 자주 발동하며, 상처에 의한 구조 변형, 제대로 작동을 못하는 기관과 지원 장치(혈관, 요소)들, 상처치유를 위한 독성 강한 단백질들이 만들어져야 하기에 후유증이 있으며, 그로 인해 빨리 늙고 빨리 죽는다. --
잠자는 막단백질을 활성화 시키는 단백질 분해효소(protease)가 그 역활을 한다.

전쟁이 발생하면 국가 성장은 멈추고 후퇴한다. 세포에서도 병균이 침입하고 스트레스를 받으면 생장이 멈추며 모든 에너지는 방어에 투입되며, 결과적으로 저항성이 증가하고 모양은 망가진다.

단백질의 고삐는 NAC 전사인자 단백질 끝 부분에 고삐가 있다. 세포막과 결합되어 비활성인 NAC 단백질이 환경스트레스를 받으면 Protease에 의하여 잘린 후 핵으로 이동하여 유전자 발현이 촉진된다.

대부분의 환경스트레스는 서로 밀접한 관계에 있다. 한 스트레스에 적응하면 다른 스트레스에도 저항성을 가진다. 때문에 적당한 스트레스는 건강(활력, 수명연장, 무병 등등)한 생활의 지름길이다.

이러한 단백질의 변화는 단백질에 형광 표지를 부착하여 형광현미경으로 관찰한다. 둘 이상의 단백질이 서로 어떻게 움직이는지도 관찰이 가능하다.

씨앗의 발아 신호는 물, 온도, 산소, 땅의 깊이 등이다.

(  )활성화가 항상 좋은 것은 아니다. 암이 발생하고 생장 감소, 모양 변화, 발아 억제, 노화 촉진, 과다 스트레스 반응 등의 부작용이 있어 활성화는 철저히 관리된다.


게놈 프로젝트 수행 결과로 인간 25,000-30,000개, 초파리 20,000개, 애기장대(잡초) 25,000개 벼 25,000개의 유전자가 있음을 밝혔다. 인간과 식물의유전자 수가 비슷하기에 고등생명과 하등 생명의 구분은 유전자가 전부가 아니라는 것이다. 즉 하드웨어(유전자, 단백질)보다도 소프트웨어(조절원리)가 더 중요하다.

그들이 어떻게 조절되는가도 중요하다. 즉 막 단백질의 활성화 방식도 중요하다.다시말해 하드웨어(유전자, 단백질)보다도 소프트웨어(조절원리)가 더 중요하다. 한 때 정크로 불리워지던 부분을 눈여겨 볼 필요도 있는데. 여기에서 마이크로RNA(염기 수가 21개 정도 등의 새로운 개념의 유전자 발견 가능성도 있다.

이것의 중요한 의미는 식물이 한 유전자를 가지고 있느냐의 문제보다는 그 유전자의 발현이 어떻게 조절되는가가 더 중요하다는 사실이며, 인간을 비롯한 대부분의 고등생물들이 3만개 정도의 적의 수의 유전자로 복잡한 생명 현상을 유지할 수 있는지에 대한 단서를 제공할 수도 있다.

유전자의 연구는 특정 유전자를 망가뜨린 후 (돌연변이를 일으킨 후) 그 결과(형질변이)를 관찰한다. 



인: 대통령 궁에 비유
염색질: 법규, 관습 비유
리보좀: 기간 산업
미세소관 : 골격과 구조 결정엽록체: 식량생산
세포간 공간: 비무장지대
액포: 폐수 처리
활면소포체: 운송망
핵공: 검문소

지구에는 6억 명 인간이 살고 있으며
몸에는 60조 개의 세포가 존재한다.

심장: 체중의 1/150 
세포: 0.01-0.1 mm
단백질: 세포의 1/10만 크기 (??이렇게나 커)
-----------------------------------------

자연계에서의 변이율은 1/1억이다.
인체에는 평형이 존재한다고 하나 실제로는 평향이 존재하지 않는다. 큰 규모에서와 단일 반응과는 다르다.-폭포의 예

마이크로 RNA는 사이즈도 마이크로다. 염기가 21개 정도이다. 다른  RNA와 연계되어 단백질을 못 만들게 한다. 즉 조절한다.

정크 부위에 대한 인식이 바뀌고 있다. 마이크로 RNA로 조절기능을 담당하는 것도 있을 것으로 추정. (어느 질문자는 소설의 글자와 여백이 아닐까라는 생각도 했다고 한다. 그러나 그건 아니다. 그는 일류소설과 3류소설은 글자와 분량은 같다고 했다.)

n타이트...,

전사유전자는 그 자체가 방어를 하는 것이 아니다. 촉진 역활만 한다.

연구자와 개발자는 다르다. 연구자는 새로운 현상을 발견하는 데 주력한다. 개발자는 소비자의 반응을 염두에 둔다.

DNA RNA란 화학물질이다. 산이다. 

합성능력이 있으면 유전자이다. RNA도 합성능력을 나타낼 때는 유전자라 한다. (예 에이즈 RNA, -RNA로 DNA를 만들어 낸다.)

노화: 닫을 것은 닫고 열 것은 연다. 신호는 나이이다.??


-위의 글은 진뉴스의 취재 글입니다. 저작권이 있습니다.-











 
 

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