아래글과 연관이 있을거 같은데

나의 짧은 이해도로는 부과적인 내용을 말하긴 힘들고 

그냥 내용만 .....

출처 : http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=236682&service_code=04

미국 미네소타 주립대학(University of Minnesota)의 버카드 실링(Burckhard Seeling)의 실험연구팀은 수십 억년 전에 지구상 생명체가 처음 진화하기 시작했을 때에 존재했던 효소와 유사한 새로운 불안정한 생화학적 구조를 발견했다. 지구상 생명체가 처음 진화하기 시작했을 때는 새롭고 증진된 형태의 재료가 되기 전의 단계이다. 실링은 실험실에서 방향성 진화방법을 이용하여 갓 만들어진 효소를 창조하는데 성공했다. 그는 연구팀의 일원인 지안루이지 베글리아(Gianluigi Veglia)와 함께 이 새로운 구조에 대한 연구를 수행했으며 그 결과는 학술지 ‘Nature Chemical Biology’지에 발표되었다. 실험실 테스트를 통해서 이 효소 (두 개의 RNA 입자를 연결하는 RNA 리가아제, RNA ligase, 형태이다)는 그 구조상 매우 다르고 유연한 형태이지만 자연적인 효소처럼 기능한다는 사실을 발견했다. 실링은 이 새로운 단백질은 현재 구조로 진화하기 이전의 원시적인 효소와 비슷했을 것이라고 추론하고 있다. 

실링과 베글리아는 생화학과 교수로서, 전세계적으로 적은 숫자의 연구자들이 인공효소에 대한 연구를 하고 있지만 과학자들은 대부분 컴퓨터를 통해서 단백질을 구성하기 위한 합리적인 디자인 연구를 수행하고 있다. 대신 실링의 실험실은 방향적 진화방법 (directed evolution)을 사용하고 있다. 그는 “우리가 알기로는 우리의 효소는 유일하게 전체적으로 테스트 튜브를 통해서 자연도태와 진화의 원칙을 따라 인공적으로 효소를 만들고 있다”고 말했다. 합리적 효소 디자인(rational enzyme design) 방법은 새로운 효소가 어떤 모습을 갖고 있는가 그리고 어떻게 기능하는가에 대한 사전적인 개념에 의거하여 연구된다. 반면에 방향적 진화는 많은 양의 후보 단백질을 만들어서 몇 세대에 걸쳐 원하는 기능을 갖고 있는 단백질을 찾아내는 방법이다. 이러한 접근법을 통해서 그 결과는 현재 효소구조에 대한 지식에 한정되지 않는다. 

실링은 “자연에서처럼 가장 적합한 것이 일련의 세대를 거치는 동안에 살아남게 된다”고 설명했다. 이 과정은 원하는 생화학적인 반응을 효율적으로 촉진하는 효소가 만들어질 때까지 지속된다. 이 경우에 새로운 효소는 두 개의 RNA를 결합하게 된다. 그는 “이것은 원숭이에게 타자기를 주는 것과 같은 것이다. 한 마리의 원숭이와 한 대의 타자기는 어떤 숙련된 결과를 만들어내지 않는다. 하지만 충분히 많은 원숭이와 타자기를 갖게 되면, 궁극적으로 이들 중 하나는 ‘죽느냐 사느냐 그것이 문제이다’라는 글을 쓸 수 있게 된다”고 말했다. 이것은 일종의 로또와 같은 것이다. 실링은 “만일 좀 더 많은 로또티켓을 사게 되면 이길 확률이 높아진다”고 말했다. 

다른 모든 단백질처럼 이 새로운 RNA 리가아제 효소는 아미노산 결합을 통해서 3차원 구조의 모양으로 접히게 된다. 하지만 그 유사성은 거기에서 중단된다. 다른 모든 단백질처럼, 자연적인 효소는 알파 나선형구조(alpha helices)와 베타 가닥구조(beta strands)로부터 만들어진다. 실링의 인공 효소는 이러한 구조를 갖고 있지 않다. 대신에 이 효소는 두 개의 금속 이온을 주변으로 형성되고 단단하게 경직되지 않는다. 실링은 “우리가 자연상태의 효소와 비교해볼 때, 이 인공효소는 특이한 구조와 동학을 갖고 있다”고 말했다. 

지난 수십 년 동안 자연적으로 만들어진 효소는 산업체에 의해서 변형되고 공정을 거쳐 좀더 효율적으로 만들어졌다. 무에서 효소를 만들어낼 수 있는 능력은 새로운 산물을 만들어낼 수 있는 가능성을 열었으며 이것은 산업체에도 기회가 되고 해로운 환경적 영향이 없이 삶의 질을 향상시킬 수 있다. 실링은 효소의 구조와 기능 이면에 존재하는 기초과학적인 연구를 수행하면서 좀 더 도움이 될 수 있는 적용분야를 갖는 효소를 만들 계획이며 효소의 기원과 어떻게 단백질이 진화했는가에 대한 연구를 계획하고 있다. 그는 “효소는 항상 나에게는 놀라운 연구대상이다. 이 분야는 실질적인 적용분야를 갖고 있을 뿐 아니라 어떻게 지구상의 생명체가 진화했는가를 이해할 수 있는 기회를 제공하고 있다”고 말했다. 

출처: ‘사이언스 데일리’ 2013년 1월 30일 

원문참조: 

Fa-An Chao, Aleardo Morelli, John C Haugner III, Lewis Churchfield, Leonardo N Hagmann, Lei Shi, Larry R Masterson, Ritimukta Sarangi, Gianluigi Veglia, Burckhard Seelig. Structure and dynamics of a primordial catalytic fold generated by in vitro evolution. Nature Chemical Biology, 2012; 9 (2): 81 DOI:10.1038/nchembio.1138