[분자생물학] 1.1 : 분자생물학의 기초

 

이번 포스트를 시작으로 분자생물학이라는 과목에 대해 알아보자.

 

 

 

(본 내용은 대학교 2-3학년의 생물학 전공수업 내용을 기반으로 정리된 것이니, 내용이 너무 어렵거나 이해가 힘든 경우 일반생물학 내용을 먼저 복습하고 오시기를 추천드려요!)

 

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분자생물학이란 어떤 과목일까.

 

 

분자생물학, 즉 molecular biology는 생물학적인 현상을 '분자'의 시점에서 설명하고자 하는 분야임. 주로 유전자의 구조와 기능을 분자 수준에서  이해하는 학문이라고도 볼 수 있음. 

 

 

 

멘델의 법칙이 제안된 이래로, transmission genetics라는 개념이 사용되기 시작함. transmission genetics는 전달유전학이라고도 번역되며. 간단히 말하자면 특징적인 표현형이 부모에서 자손으로 전달되는 것에 관한 학문임.

 

 

그렇다면 부모에서 자손으로 전달되는 그 '무엇'의 정체는 무엇일까. 이 정체에 대해서는 1944년까지 잘 몰랐음. 다만 이 무엇은 막연하게 gene(유전자)이라고 이름붙여졌음. 참고로 과거 gene의 후보로는 DNA, RNA, protein 등이 있었음.

 

 

그렇다면 gene이 가져야 할 특징에는 무엇이 있을까. gene은 크게 아래와 같은 3가지 성질을 가져야 함.

 

 

1) replicated faithfully (충실히 잘 복제되어야 함)

 

 

2) direct the production of RNAs and proteins (RNA와 단백질의 생성을 지시/유도할 수 있어야 함)

 

 

3) accumulate mutations thereby allowing for evolution (진화를 위한 돌연변이 누적이 가능해야 함) 

 

 

 

지금부터 각각의 성질에 대해 하나씩 살펴보자.

 

 

replication (복제) 

 

우선 익히 들어본 것처럼 Watson과 Crick이 DNA의 이중나선(double helix) 구조에 대해 이론적으로 제안하였고 Franklin과 Wilkins가 실제로 DNA x-ray diffraction 결과를 얻었음.

 

 

참고로 이와 관련해 비하인드 스토리가 있는데, Wilkins가 Franklin 몰래 Watson과 Crick에게 데이터를 넘기게 되고 그 데이터를 본 Watson과 Crick은 DNA의 double helix structure를 확신하고 nature에 아주 짧은 논문을 개재하게 됨. (참고로 이 공로로 Watson, Crick, Wilkins는 노벨상을 받게 됨. 그러나 실제로 x-ray diffraction data를 얻었던 Franklin은 죽는 바람에 노벨상을 수상하지 못하게 됨)

 

 

한편 DNA의 replication 시에는 하나의 주형 가닥을 바탕으로 이를 참고로 하여 나머지 한 가닥이 새로 합성된다는 사실이 밝혀짐. (semi-conservative replication)

 

 

DNA -> polypeptides

 

gene expression(유전자 발현)은 유전자 산물, 즉 단백질이 만들어지는 일련의 과정을 의미함. 이 과정에는 transcription(전사)과 translation(번역)이 포함되며, 이 때 mRNA에서 나타나는 (amino acid에 대한 정보를 담고 있는) codon이 핵심적인 역할을 함.

 

 

mutation on DNA

 

gene에 생길 수 있는 mutation의 종류는 매우 다양함. point mutation(점돌연변이)이 생길 수도 있고 deletion(결실)이 생길 수도 있으며 insertion(삽입)도 생길 수 있음.

 

 

이 때 mutation에 의해 많은 변화가 유발되면 유발될수록 gene이 완전히 inactivation(불활성화)될 확률이 높아짐. 대표적인 예가 cancer(암)임.

 

 

그러나 사람의 경우 전체 chromosome(염색체) 중 1%정도만이 단백질로 전사되는 gene임. 그러므로 mutation이 전체적으로 일어난다고 해도 100% 중 1%만이 gene에 영향을 미칠 수 있으므로 mutation의 영향을 gene이 매우 많이 받지는 않음. (따라서 mutation이 꽤나 일어남에도 우리의 표현형이 급격하게 변화하지는 않는 것)

 

 

 

이제 다음 포스트부터는 본격적으로 DNA, RNA의 구조, 유전자의 구조와 특징 등에 대해서 자세히 알아보도록 하자.