연구실소개.  Biotechnology.  BT의역사
위의 그림은 여러분들도 아시다시피 DNA의 이중 나선구조를 나타낸 그림들이며 이 이중나선 구조를 발견해낸 사람은 왓슨과 크릭이다. 왓슨은 세계에서 가장 유명한 생존 과학자중의 한사람이며, 오늘의 BT산업을 이와같이 인기있는 산업으로 만든 가장 중요한 인물중 한사람이다. 그는 크릭과 더불어 1953년에 DNA의 구조를 밝힘으로서 생명현상의 근본이 되는 유전물질의 기능연구에 신기원을 이룩했고 유전공학시대의 문을 열었다.
DNA 구조의 해명은 두가지 학문적 성취를 이룩했는데 첫째는 DNA의 이중나선형 구조가 당대의 모든 물리-화학적 증거와 일치하며, 둘째는 유전정보의 운반자로서 DNA가 생명 복제에 참여한다는 사실이다. 세포가 분열할 때 새로운 DNA를 필요로 하는데, 왓슨이 밝힌 DNA 구조는 그 복제가 어떻게 일어나는지를 잘 설명하고 있다. 이 업적으로 왓슨은 크릭, 윌킨스와 함께 1962년에 노벨생리의학상을 공동수상했다.
유전자의 기능을 분자구조를 통해 규명함으로서, 왓슨은 물리학에서 빌어온 생명현상에 대한 근원에 대한 설명을 가능하게 했다. 덕분(?)에 유전적 결정론자들은 인간을 포함한 모든 생물체의 성질뿐만 아니라 행동도 DNA에 의해 지배된다는 주장을 펴서, 인간의 행동이 문화에 의해 지배된다는 문화적 결정론자와 계속된 논쟁을 불러 일으켰다.
왓슨 이후 과학자들은 빠른 속도로 유전자의 각종 기능을 밝혀냈고, 나아가 생명체의 모든 유전정보를 통틀어 읽으려는 시도까지 했다. 실제로 왓슨은 인간의 유전자 전부를 규명하려는 인간 게놈 프로젝트에도 깊이 관여했다. 그는 탁월한 기획력과 조직력으로 인간 게놈 분석 프로젝트가 세계적으로 시작될 수 있도록 산파역을 했다. 그러나 이 당시만 하더라도 이 염기쌍들이 어떠한 순서로 배열되었는지 각각의 유전자들이 어디에 있는지 그 역할이 무엇인지 전혀 알지 못하였다.
그러나 드디어 1958년에 미국의 생화학자 아서콘버그와 스페인 출신의 세베로 오초아가 박테리아로부터 DNA를 복제하는 효소를 찾아내었다. 이 효소는 DNA와 단백질을 공급하면 DNA를 주형(鑄型)으로 삼고단백질을 재료로 사용해 똑같은 DNA를 만들어냈다. 콘버그와 오츠아는 이듬해 노밸 생리의학상을 받았다. 1960년대 중반 마셜 니런버그,로버트 홀리,고빈드 코라나 등은 DNA 의 유전정보를 이용해 아미노산이 어떻게 단백질로 합성되는지를 밝혀 유전연구에 박차를 가했다. 세사람은 1968년 노밸 생리의학상을 받았다. 그리고 1960년대 말 DNA 안에 어떤 유전자가 들어있는지를 알아보기 위한 유전자 가위가 발견됐다. 제한요소라고 불리는 유전자 가위는 DNA 분자를 정확한 위치에서 잘라줄 뿐 아니라 특정한 유전자를 찾아 다른 유전자들과 분리시켜 주기도 한다.
제한효소의 발견으로 DNA 연구는 비약적으로 발전하기 시작했다. 이를 발견한 스위스의 분자생물학자 베르너 아르버, 미국의 대니얼 네이선스 와 해밀턴 스미스 등은 1978년 노밸 의학상을 받았다. 한편 제한효소의 발견은 인간과 생물의 미래에 어떤 영향을 미칠지 모를 '판도라의 상자'를 하나 안겨주었다. DNA 재조합기술을 선보인 것이다. DNA 는 살아있는 생물이라면 어디든 옮겨 다닐 수 있다. 빅테리아의 DNA를 식물에 넣을 수도있고 인간의 DNA 조각을 동물의 DNA 에 붙일수도 있다. 제한효소를 이용하면 모든 생물의 DNA를 마음대로 자를 수 있기 때문에 DNA를 붙이는 것 또한 어렵지 않았던 것이다. 1969년 캘리포니아 대학(LA)의 하버트 보이어는 제한 효소로 DNA를 자르면 그 끝이 계단처럼 드러나 마치 벨크로처럼 접착력이 강하다는 사실을 알아냈다.
이 사실을 들은 스탠리 코언은 1973년 두가지 박테리아 DNA를 붙이는데 성공했다. 그는 처음으로 DNA가 이종간에 결합할 수 있다는 사실과, 이를 통해 클로닝이 가능하다는 것을 보여주었다. 클로닝이란 조직의 일부를 이용해 생명 전체를 창조한다는 것. 이때부터 클로닝이란 말이 유행하기 시작했다. 영국의 생화학자 프레드릭 생어는 1954년 최초로 인슐린의 아미노산 배열을 완전하게 분석했다. 단백질이 아미노산만으로 사실을 입증한 것. 이공로로 1958년 노벨화학상을 받았다.그러나 그의 연구실은 식을줄 몰랐다. 그는 1961년 DNA 가닥을 따라 존재하는 뉴클레오티드 세 개가 한 개의 코돈을 구성한다는 것과, 이 코돈에는 특정한 순서로 아미노산을 조립하기 위한 일련의 명령을 담고 있다는 것을 발견했다. DNA가 단백질을 만드는 과정을 발견한 것이다.
게다가 1978년 처음으로 파이X174 바이러스 DNA안에 있는 5천3백86개의 염기를 완전하게 배열했다. 이 공로로 1980년 울터 길버트, 폴 버그 와 함께 두번째 노벨화학상을 받았다. 1982년에는 DNA 재조합기술을 이용해 박테리아에 인간의 인슐린 유전자를 집어넣어 세번째 노벨상을 받는게 아닌가 하는 추측을 낳기도 했다. 1980년대에 이르러 유전학자들은 유전자 지도에 관심을 갖기 시작했다. 23쌍의 염색체 안에 어떤 유전자가 어디에 위치하고 있는지를 알고 싶었던 것이다. 폴 버그는 "모든 인간의 질병은 유전에서 비롯된다" 고 말했다. 비록 과장된 말이지만 유전학자들은 많은 병이 유전에서 비롯된다고 생각하고 있었던 것이다. 결국 유전병을 해결하려면 인간 유전자 지도를 완성해야 한다는 것. 1981년 학자들은 약 10만개의 인간 유전자 중 5백79개의 위치를 확인하고 있었다.
1985년 캘리포니아대의 로버트 신세이머 교수가 처음으로 인간게놈을 해석해보자는 회의를 소집했다. 게놈은 '유전자 전체'라는 뜻. 즉 30억개의 염기쌍을 배열하고, 10만개에 이르는 유전자의 위치를 확인하는 작업이다. 그런데 학자들의 관심은이 큰 만큼 사공도 많았다.(특히 이를 상업화하는 기업이 많이 늘어났다.) 이러한 문제는 1988년 DNA 이중나선구조를 발견한 제임스 왓슨이 미국 국립 보건원의 인간게놈프로젝트의 책임자가 되면서 겨우 가닥이 잡혔다. 그리고 1990년 10월 1일 국립 보건원은 30억 달러를 들여 2005년까지 인간 유전자지도를 완성하겠다고 발표했다..1996년 말 인간게놈프로젝트는 유전자 전체의 16%에 해당하는 1만6천3백54개의 위치를 밝혀냈다. 이안에는 생체시계 유전자, 비만 유전자, 골수암 유전자 등이 들어있다.
드디어 2000년 12월 29일 새천년을 여는 첫해에 드디어 중요한 발표와 발견이 나오게 되었다. 생로병사의 비밀을 밝힐 것으로 기대되는 인간 유전자 지도 초안이 발표된 것이다. 이 소식은 생명공학을 첨단과학의 대표주자로 선도한 키워드라 할 수 있다. 지난 6월 미국 일본 등 18개 국가가 참여한 휴먼게놈프로젝트(HGP)와 민간기업 셀레라 제노믹스사(社)는 인간의 DNA 염기서열 30억쌍중 90%인 27억쌍을 해독한 `인간 유전자 지도 초안'을 공동으로 발표했다. `생명의 암호문'으로 불리는 유전자 지도 초안이 완성됨으로써 인류는 신의 영역으로 불리워온 신비한 생명의 세계에 발을 들여놓을 수 있는 길을 열었다.유전자 지도를 바탕으로 유전자의 기능이 모두 밝혀진다면 인류를 괴렵히는 암,에이즈 등의 불치병으로부터 벗어날 수 있는 날도 멀지 않을 것으로 기대된다.또 각종 유전공학의 비약적인 발전으로 인류가 오래전부터 꿈꿔온 생명연장도 현실로 다가올 전망이다. 인류의 달착륙 및 산업혁명과도 비교되는 이같은 커다란 업적은 각 유전자의 기능 등 아직 풀어야 할 숙제와 윤리적 문제 등 넘어야 할 산이 많은 것이 사실이지만 21세기를 여는 과학기술 업적으로서 최고봉임에 틀림없다.
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