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피경배

2003-02-16 21:52:26 | Hit : 6548 | Vote : 1556

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유전물질 발견의 역사

유전물질 발견의 역사

DNA라는 물질이 인류에게 처음 알려진 것은 스위스의 미에셔(Friedrich Miescher)가 1869
년 화농세포와 연어정자에서 핵 속에 존재하면서 산성을 띠고 있는 물질을 처음 분리하면서
부터였다. 미에셔는 핵(nucleus)내에 존재하는 산성(acid)을 띤 물질이라는 의미로 자신이
발견한 이 물질을 핵산(nucleic acid)이라 명명하였고, 이 물질의 구조가 알려지기까지는 그
로부터 74년이라는 긴 세월이 흘러갔다.

1920년에 독일의 포일겐(Feulgen)은 DNA에 특이하게 염색되는 염색액을 개발하는데 성공
하였으며 자신의 염색약을 이용하여 DNA가 염색체상에 위치함을 확인하고, DNA가 유전물
질일 것이라는 추측을 했다. 멘델(Gregor Johann Mendel, 1822∼1884)이 유전법칙을 발견한
후 유전에 대한 개념은 벌써부터 존재하고 있었으나 당시까지 "과연 유전물질이 무엇인가?"
에 대한 질문에는 단백질이 유전물질일 것이라는 의견이 지배적이었으며 포일겐을 시작으로
DNA가 유전물질일 것이라는 추측을 하는 사람들이 출현하게 되었다.

1920년대에 록펠러 연구소에 근무하던 레빈(Phoebus Levine)은 미에셔가 발견한 핵산에는
두 가지가 있으며 당의 성분으로 deoxyribose를 가지는 것은 DNA(deoxyribonucleic acid),
ribose를 가지는 것은 RNA(ribonucleic acid)라 구별하였다.

그로부터 8년 후인 1928년 그리피스(Fred Griffith)는 폐염구균(Diplococcus pneumoniae)의
독성에 관한 연구에서 폐염구균의 두 가지 형중에서 병원성이 없는 R형 세균이 병원성을
지닌 S형 세균으로 전환될 수 있음을 밝혔다. 즉 독성세균을 열에 노출시켜도 손상받지 않
고 잔존하는 유전물질이 비독성세균에 옮겨가 외막을 만든다는 사실이었다. 그러나 그리피
스는 이 유전물질이 DNA라는 것까지는 알지 못했다. DNA에 관한 새로운 지식이 전해지기
까지는 다시 10년이라는 세월이 흘렀다.

강산이 변할 때인 1938년 해머스타인 (Hammerstein) 은 흉선으로부터 분자량 높은 DNA
추출법을 개발하여 정제된 DNA를 얻는데 성공했고, 이 DNA를 제공받은 아스트베리
(Willium Thomas Astbury, 1898∼1961)와 벨(Bell)은 X선 회절법으로 분석하여 DNA가 섬
유축에 따라 0.334nm의 규칙적인 간격으로 이루어지고 있음을 발표하였다. 아스트베리는
DNA 사슬이 방향성을 가진다고 생각했으며 2차 세계대전이 끝난 후 자신의 실험결과를 재
검토하면서 DNA 사슬에 일정한 규칙이 있음을 발견하고 퓨린과 피리미딘 염기는 DNA 골
격에 따라 동전 다발처럼 배열되어 있을 것이라는 판단하에 이를 기록으로 남겼으나 이 실
험에 이용한 DNA의 순도가 낮아서 이 발견의 중요성이 분명하지 않았다. 그러나 아스트베
리는 최초로 분자생물학(molecular biology)이라는 용어의 사용을 제안하였고, 자신의 발표
가 DNA의 구조를 밝히려는 사람들에게 등대 역할을 하게 되었다. 참고로 아스트베리는 영
국 케임브리지 대학을 졸업한 후 런던대학에서 브래그의 지도로 X선 회절법을 공부하였으
며 1930년에 양모의 케라틴을 촬영하여 -케라틴과 -케라틴이 각각 다른 구조를 가지고 있
음을 처음 밝혀낸 사람이다. 그가 밝힌 이 케라틴의 구조는 단백질의 -구조, -구조로 발전
하여 단백질의 구조연구에 중요한 의미를 지니고 있다.

DNA가 유전물질이라는 결정적인 증거가 밝혀진 것은 1944년 에버리(Oswald Avery)에 의
해서였다. 에버리는 형질전환(transformation)인자에 대한 연구를 진행하면서 폐염구균에서
순수분리한 DNA가 형질전환을 일으킬 것이라는 생각을 하게 되었고, 이 가설은 그의 제자
인 맥로드(Colin MacLeod)와 맥카티(Maclyn McCarty)의 실험에 의해 증명되었다. 이들은
열처리하여 죽은 S형 폐염균에서 얻은 정제한 DNA를 비병원성인 R형 세균에 감염된 실험
동물에 가하면 S형으로 변형되는 사실을 발견하여 유전정보는 DNA에 포함되어 전달된다는
사실을 확인하였다. 에버리는 DNA를 깨끗이 분리할 수 있는 방법을 고안하였고, DNA가
유전 정보를 가지고 있음을 증명한 것이다. 에버리의 이 실험은 기능을 하는 단백질을 합성
할 수 있는 능력을 가진 각각의 유전자(gene)가 DNA로 구성되어 있고, 유전자 기능의 첫
단계를 밝힘으로서 분자생물학의 문을 두드리게 한 첫 실험이 되었다. 에버리의 실험 결과
가 발표되자 여러 학자들 이 결과에 동조하였고, 이를 바탕으로 보다 진보된 연구결과를 얻
기 위해 동분서주하였으나, 항상 새로운 개념이 도입될 때 나타나는 보수적인 몇몇 회의론
자들은 에버리와 그의 동조자들이 유전물질이 단백질이라는 누구나 알 수 있는 진리를 저버
리고 DNA가 유전물질이라는 심각한 오해에 빠져 있다는 반박내용을 발표하였다. 역사는
항상 이와 같이 학자들끼리 서로 지지고 볶으면서 발전해가는 것이다. DNA의 구조를 밝히
는데 필요한 서론이 끝났다.

이제부터는 본격적으로 DNA 구조를 알아내기 위한 연구에 돌입해야 할 시점이다. 모든 연
구가 그렇듯이 DNA라는 물질도 그 존재가 확인된 이후에는 구조와 기능을 탐구하기 위한
방향으로 연구가 진행되어 가는 것이다. 이 중요한 길 옆에는 물리적 화학적인 특성에 대한
옆길이 펼쳐져 있고, 이 둘은 상호보완작용을 하면서 정체 현상을 풀어주곤 하는 것이다.
* 오영민님에 의해서 게시물 이동되었습니다 (2004-05-08 18:12)

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