DNA DATA Analysis - 생명의 유전 정보

 

■ DNA 디옥시리보핵산 (Deoxyribo nucleic acid) 생명체의 유전정보를 담고 있는 고분자 물질

 

세포는 생물의 몸을 이루는 가장 기본적인 단위입니다. 단세포 동물은 하나의 세포로 이루어져 있으며 단생포 동물에는 대표적으로 세균 / 원생동물 / 편모동물 / 규조/ 녹조류의 일부이며  대장균 / 유글레나 아메바등이 있습니다.  이들 단세포 동물들은 세포가 분열을 하면서 생식을 하므로 유전 정보가 따로 없이 증식이 되는 방식입니다.

 

다세포 동물의 각각의 세포들이 자신의 위치와 기능에 맞게 서로 다른 크기와 모양 구조 기능을 갖게 되었으며 다양한 형태를 지지고 있습니다. 신경세포 / 적혈구 / 난자등이 있으며 다세포 동물은 10억년 전 출현했다고 합니다. 지구 역사 38억년중 28억년을 단세포로 있다가 어느날 다세포 동물로 진화한 것이네요.

 

다세포동물의 각각의 세포들은 독립적이지 않고 하나의 개체로서 통일성을 유지하려 하며 세포들간 물질을 끊임없이 주고 받으며 호르몬 등 화할물질로 연락을 하게 됩니다.

 

1897년 칼 벤더라는 과학자는 세포속에서 미토콘드리아라는 존재를 발견하게 되었는데 모양이 공모양과 용수철의 모양으로 생겼으며 거의 모든 세포질 속에서 발견되었다고 합니다. 이 미토콘드리아 내에 DNA 와 RNA가 있었으며 세포호흡에 관여합니다. 관찰을 위해서는 위상차 현미경이라는 걸 사용해야 되며 나디반응과 환원반응으로 염색을 통해 검출을 하게 됩니다. 

 

1개의 세포에 포함된 미토콘드리아의 수는 세포의 에너지에 관계되며 호흡에 칠요한 세포가 더 많은 미토콘드리아를 함유하고 있습니다. 간세포의 경우 1000~3000개 식물에서는 100~200 개 정도의 미토콘드리아가 관찰됩니다. 

인간의 몸에는 1경개의 미토콘드리아가 있으며 여성 난자에 10만개 남성 정자에 100개 정도가 있습니다.

미토콘드리아에는 외막과 내막 이중구조로 되어 있으며 내막의 안쪽에는 유전정보를 전달하는 DNA 가 결합되어 있으며 내막 돌출부를 크리스타라고 합니다. 미토콘드리아는 본래 세균이였는데 생물과 합쳐지면서 본래의 세균의 기능이 아닌 유전 정보를 담는 존재가 되었다고 합니다.

 

미토콘드리아는 몸속의 음식물을 통해 에너지원인 ATP 합성(아데노신 3인산 : 유기화합물 (adenosine triphosphate))을 하게 됩니다. 또한 기능이 상실된 세포를 죽이기도 합니다.  이러한 기능 덕분에 기능이 상실된 세포가 암세포로 전이되는 걸 막는 기능까지도 하게 되는 겁니다.

 

미토콘드리아는 스스로 증식이 가능하며 고유의 DNA 정보를 가지고 있으며 단백질을 합성하는 과정은 세균과도 흡사합니다. 

 

DNA 의 반대말격인

■ RNA 는 Ribonucleic acid 핵산이라고 하는데  지방, 단백질, 탄수화물과 더블어 생명체를 이루는 주된 물질입니다. DNA 가 염기쌍를 이루는 것에 비해 RNA는 염기쌍을 이루지 않고 있으며 가장 대표적인 RNA 는 DNA의 유전정보를 tRNA로 전달해 주는 m(메신저: 전령)RNA가 있습니다. RNA 분자들은 유전자의 조절 . 세포 시그널의 인식등 생명현상에 작용할 뿐 아니라 자체가 효소로 작용합니다. 세포속에서 작용하는 RNA로는 mRNA / tRNA/ snRNA / non-codingRNA 등이 있습니다.  mRNA 는 DNA에 있는 유전정보를 리보솜에 전하여 단백질을 합성하는데 아미노산의 서열을 결정합니다. 

 

최근 우리가 맞고 있는 코로나 예방 주사의 경우 mRNA 백신은 기존의 백신과 달리 신체 면역 반응을 유도하는 단백질 생성 방법을 세포에 가르쳐 특정 바이러스에 노출되었을때 항체를 유도하는 방식입니다.  이는 예전 방식인 바이러스를 직접 체내에 넣어서 면역반응을 만드는 것이 아닌 세포에 단백질 생성 방법을 미리 알려주어 특정 바이러스가 들어왔을 때에만 항체가 형성되므로 바이러스 항원 배양 시간이 들지 않기 때문에 만들기 쉽고 시간이 절약된다는 장점이 있습니다. 하지만 지속시간이 짧을 수 있는등 데이터 확보가 충분치 못해 효능에 대한 검증과정이 더 필요하다는 반대 의견도 존재합니다. 2023년 현재는 기존 백신에 비해 안정된 방식이라고 평가됩니다. 

                 

핵산(nucleic acid) 은 유전이나 단백질 합성을 관장하는 물질로 생물의 증식 및 생명 활동 유지에 핵심적인 작용을 하며 모든 생명체에 필수적인 생체 고분자 물질입니다.  핵산은 DNA와 RNA라는 두 가지 유형이 있으며, 유전정보의 저장과 전달, 그리고 발현을 돕는 기능을 담당합니다. 핵산은 1869년 프레드리히 미셔( Friedrich Miescher)에 의해 처음 발견되었으며 그는 외과수술 폐기물 속에서 발견된  백혈구  핵으로부터 인을 포함하는 새로운 물질을 발견하였다. 그는 이 물질을 뉴클레인(nuclein)이라 명명하였습니다. 1889년 리처드 알트만에 의해 핵 안의 산성물질이란 뜻으로 핵산으로 불리우게 됩니다.  

DNA와 RNA의 구조가 좀 더 알려지면서 수용액 속에서는 수소 이온(H+)을 방출하고 중성인 pH 상태에서는 음전하를 띠는 산성분자임이 밝혀졌다. 그리하여 DNA와 RNA는 핵산이라는 이름이 붙여진 것이다.

1952년 알프레드 허쉬와 마사 체이스의 실험 결과 유전 물질임이 확정되었습니다.  제임스 왓슨과 프랜시스 크릭에 의해 구조가 밝혀졌으며 이중 나선 구조라는 걸 발표하게 됩니다. 

인간의 DNA는 염섹체 23쌍에 30억개의 염기 / 60억개의 DNA 코드와 2만개의 유전자가 있습니다. 게놈 프로젝트는 각각의 DNA 코드의 염기서열이 무엇인지 파악하고 유전 정보를 해독하는 걸 목표로 하고 있습니다.