DNA의 손상과 수리 -1-

하이루, 세렌입니다. 이번엔 음, 분자생물학 글도 조금조금씩 써 볼까 해서. ㅋㅋ 하지만 세렌이 지금 밤이 늦어서 제대로 머리가 돌아가지 않으니, 아주아주 쉬운 것으로 써 보려고 해요. 요즘 고등학생이면 다 배웠으려나??

그건 바로!!

DNA 수리하기

라고 합니다. 예 말 그대로 DNA에 문제가 생겼을떄 어떻게 고치는가! 왜 고치는가! 무얼로 고치는가! 에 대해 아주 수박 겉핥기식으로 알아 보도록 할게요.

1. 왜 수리하는가?

답할 필요가 없을것 같기도 하지만 주제는 중요하니까요. 짚고 넘어가 보도록 하겠습니다. 자주 고장나는 기계가 뭐가 있죠? 그런 기계로 그렉 기계들이 있죠. 그렉 기계들이 고장나면 무엇을 할까요? 보통 두 가지 옵션이 있습니다. 폐기하거나, 고치거나. 물론 우리의 선택은 고치기에요. 폐기도 싼 거나 하지..아니 싼 것도 폐기하지 않죠. 그렉 기계 조합은 귀찮거든요. 싼 것이 아니라 석유 정제시설이 고장났다고 생각해 봐요. 폐기하실 겁니까? 아니잖아요! 고치는 거죠!

마인크래프트 안 하시는 분들이 이해하시려면 위 문장에서 그렉만 빼도 말이 됩니다. 여러분의 컴이 고장났다고 생각해 보세요. 버리실 겁니까? 노트북이면 어쩔수 없지만, 데스크톱은 보통 수리하러 보내잖아요. 그것도 비싼 데스크톱이면 더더더욱.

마찬가지에요. 우리 몸도 고장나면 두 옵션이 있어요. 가져다 버리거나 아니면 고치거나. 우리 몸은 은근이 잘 버리는 편이긴 합니다만 (예: 적혈구) 그래도 대부분의 경우 수리하는것을 택해요. 특히 고장이 DNA에서 발생한다면??

우리 세포들의 제1목표는 맡은바 할일을 다 하기..입니다. 하지만 DNA에 문제가 생긴다면? 야 씨발 좆됐다 야놀자를 외쳐요. 그 순간부터 세포의 최우선목표는 DNA 를 고치는거에요. 왜냐면 못 고친다면 선택지가 1. 자살하기 2. 맛이 가기 3. 암세포로 돌변하기같은 암울한 선택지밖에 없거든요.

장황한 설명이였지만, 한줄로 줄이자면 DNA의 손상은 세포와 생명체에게 크나큰 위험이므로 무슨 수를 써서든 고쳐야 한다, 가 되곘습니다.

2. 왜 망가지는가?

우리 몸의 DNA는 일단 꽤나 치밀하게 보호되고 있어요.

일단 DNA이중나선을 히스톤 (histone)이란 동그란 단백질에 둘둘 감아요. 물론 우리 몸의 DNA는 엄청나게 긴 지라 엄청나게 많은 히스톤 단백질을 써야 하죠. 이렇게 감은 다음 히스톤 단백질을 뭉쳐요. 그리고 또 뭉쳐요. 그리고 또 뭉쳐요. 그리고 또 뭉쳐요…요는 우리 세포의 DNA란 이렇게 엄청나게 많은 히스톤 단백질들에 둘러쌓여 보호되고 있는 상태라고 볼 수 있어요.

그런 뭉쳐진 DNA는 세포핵에 의해 보호되고 있구요

세포핵은 세포막에 의해 보호되고 있는, 나름은 어떻게든 머리를 굴려 만든 나쁘지 않은 보호 시스템이라는 거에요.

하지만 그래도 위험천만한 세상이라, 아쉽게도 망가질 방법은 많아요. 몇 가지를 알아 볼까요.

2-1. 자외선 (Ultraviolet Ray)

여러분 여름에 나갈떄 선크림 안 바르고 다니죠? 팔에 귀를 대어보면 피부세포들이 비명을 지르는걸 들으실 수 있을 꺼에요. 왜냐면 UV, 자외선은 DNA를 개발살내는데 직빵이거든요.

우리 몸의 염기서열이 ATCG로 이루어져 있다는것은 다들 아실 꺼에요. 이중 자외선은 T, 티아민 두개가 옆으로 붙어있을때 일을 터트려요. 위 그림에도 보실수 있겠지만, T 두개가 옆으로 붙어 버려요. 이럼 안 되는 거거든요. 그냥 붙어 있기만 한다면 그래도 괜찮을 수 있겠지만, 문제는 나중에 DNA 복제를 할때 터져요.

DNA를 복제하는 중합효소가 차근차근 염기들을 복제하면서 다가와요. 그리고 이 T 두개가 붙어있는 곳에 와요. 무슨 일이 일어날까요? 어매 시벌 이게 뭐래? 한 다음 그냥 건너뛰어요. 그래요. 여기서 복사된 여러분의 DNA는 자외선으로 인해 이어진 T 두개가가 아예 사라진 상태가 되어 버리는 거에요.

기본적인 생물을 배우셨다면 알곘지만, 우리 몸은 DNA를 이용해 RNA를 만들고, RNA를 이용해 단백질을 만들어요. RNA의 염기가 어떤 식으로 나열되어 있느냐에 따라 어떤 아미노산을 가져올지 결정되거든요. 예를 들어 볼까요. 다음과 같은 RNA 서열이 있어요.

5’ - AGG CUU GGC AGG AGG AGG CUC – 3’

이중 염기 세개를 ‘코돈’ 이라 불러요. 부호 (Code) 거든요. 왠지는 여기서 설명하기에는 너무 길지만, 하여간 우리 몸..그리고 대부분의 생물체들은 이런 염기 세개를 묶어 ‘코돈’ 이라 칭하고, 각 ‘코돈’ 에 따라 지정된 아미노산을 가져와요. 위 RNA서열을 왼쪽부터 오른쪽으로 읽으면,

‘트립토판-페닐알라닌-시스테인-트립토판-트립토판-트립토판-페닐알라닌’ 아미노산을 차례데로 연결하시오.

같은 뜻이 되는 거에요. 왜인지 이해하지 못하는 당신, 가서 생물1을 들으세요!

헌데 자외선이 T 두개를 작살냈다고 해 볼까요. DNA의 T는 RNA의 U에요. DNA 중합효소가 복사를 하다가 T 두개를 발견해요. 씨부렁거리면서 그냥 넘겨 버려요. 이 다음에 RNA 중합효소가 와서 RNA를 만들었어요. 이제 이 RNA로 단백질을 만들어 볼까요?

5’ - AGG CGG CAG GAG GAG GCU C– 3’

보시다시피 T 두개가 이어진 부분, 즉 U 두개가 완전히 사라졌고, 그에 따라 다음에 오는 염기들이 전부 다 왼쪽으로 두칸 움직였어요. 단백질을 만드는 리보좀이나 아미노산을 가져오는 tRNA는 U 두개가 사라진걸 전혀 몰라요. 따라서 이렇게 완전히 뒤바뀐 서열을 일반적인 코돈이라 인식하고, 다음과 같이 읽어 버려요.

‘트립토판-트립토판-(멈춤)-(멈춤)-(멈춤)-세린’ 아미노산을 차례대로 연결하세요.

여기서 ‘멈춤’ 이라는 뜻은, 저 염기서열 세개, 즉 코돈이 멈춤 코돈이라는 뜻이에요. 즉 리보좀과 tRNA가 아미노산을 이어붙이다가 이 ’멈춤 코돈’ 에 도달하면, 아미노산을 만드는걸 그만 두어요. 정상적인 상태라면 단백질 생성 완료! 이제 만들어진 단백질을 놓아 주세요! 라는 뜻을 가지고 있는 거죠. 헌데 이 경우에는, 자외선이 T 두개를 붙이고 따라온 중합효소가 붙어진 T 두개를 날려 버림으로서 원래 트립토판-페닐알라닌-시스테인 이 들어갈 자리를 트립토판-트립토판-(멈춤)으로 바뀌어 버렸어요. 당연히 이게 정상적인 코돈이 아니라는걸 모르는 리보좀은 멈춤 코돈에 들어가는 순간 생성을 멈춰요.

무슨 뜻일까요? 이 염기서열이 지정하던 단백질이 무엇이던간에, DNA가 손상됨으로서 이제 여기서 맛이 간 단백질이 나오게 된다는 거에요. 반쯤 만들다가 만 단백질이 제대로 된 단백질일 리가 없겠죠?

아니, 멈춤 코돈이 아니더라도 문제는 마찬가지에요. 위에 보시면 코돈들이 완전히 바뀌었는데, 멈춤 코돈이 아니라 다른 아미노산이 들어간다고 가정해 봐도, 단백질을 구성하는 아미노산들이 완전히 뒤바뀐 단백질이 되어 버리는 거에요. 분자생물학의 가장 중요한 철칙중 하나가, 단백질은 그것을 구성하는 아미노산들에 의해 정의된다에요. 단백질이 어떤 생김새를 취할지, 세포의 어디서 일할지, 세포막으로 돌진할지 등등 단백질의 역할은 그 단백질을 구성하는 아미노산들에 의해 결정돼요. 당연히 아미노산이 바뀌면 단백질도 바뀌어요. 맛이 간 단백질이 되는 거고, 그 단백질이 하던 일들은 전부 망가지는 거죠.

이 변이가 단백질을 만들지 않는 DNA에 일어났다면 그럭저럭 넘어갈수 있을지도 몰라요. 하지만 이 변이가 좀 중요한 곳에서 일어난다면? P53를 만드는 DNA에서 일어난다면? 피부암이에요.

선크림 바르고 다니세요.

아, 더 쓰려고 했는데 늦었네. 다음에 쓸게요. HAYO!