매일 일어나는 유전자 손상 복구하는 메커니즘 발견

손상 놔두면 노화·암..'염기절제·부정합·뉴클리오타이드 복구'가 막아줘

노벨화학상 'DNA복구 메커니즘' 규명 린달 등 3명 공동수상 (AFP=연합뉴스) 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 노벨 화학상 수상자로 토마스 린달(77·스웨덴) 프랜시스크릭연구소 명예교수, 폴 모드리치(69·미국) 미국 듀크대 의과대학 교수 겸 하워드 휴스 연구소 연구원, 터키·미국 이중국적자 아지즈 산자르(69) 노스캐롤라이나대 교수 등 3명을 7일(현지시간) 선정했다.

손상 놔두면 노화·암…'염기절제·부정합·뉴클리오타이드 복구'가 막아줘

(서울=연합뉴스) 정성호 기자 = 올해 노벨화학상은 생체에 내장된 DNA(유전자) 복구 메커니즘을 발견한 과학자들에게 돌아갔다.

유전물질인 DNA는 인산, 디옥시리보스, 염기로 구성된 '뉴클레오타이드' 사슬이 결합한 형태로 이뤄져 있다.

이덕환 서강대 화학과 교수는 "DNA는 생명체가 살아가는 데 필요한 세포의 모든 작용을 관리하는 '생명의 책'으로 불리는 분자"라고 설명했다.

1970년대 초반까지만 해도 과학자들은 DNA의 이런 속성 때문에 DNA가 매우 안정된 분자일 거라고 믿었다. 실상은 정반대였다.

이번 수상자 중 한 명인 토마스 린달은 1974년 발표한 논문을 통해 DNA가 매우 빠른 속도로 붕괴한다는 사실을 입증했다. 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 붕괴의 속도에 대해 "지구상에 생명체가 생겨날 수 없을 정도의 빠른 속도"라고 표현했다.

DNA 손상의 원인은 다양하다. 자연적으로 손상이 일어나기도 하고 방사선, 자외선, 독성물질, 담배 등에 의해 손상되기도 한다. 사람 몸에서 하루 수백만번 일어나는 체세포 복제 과정에서도 손상이 발생한다.

이런 DNA 손상이 누적된 결과가 노화, 질병, 암 등이다.

이처럼 우리 몸의 DNA는 매일, 매 순간 손상되지만 그럼에도 건강하게 생명을 이어가는 것은 이런 손상을 고쳐주는 복구 메커니즘이 우리 몸에 내장돼 있기 때문이다.

올해 노벨화학상 수상자들은 이런 복구 시스템 중 대표적인 것들을 상세한 분자 수준에서 발견해낸 선구자들이다.

린달은 '염기(base) 절제 복구'란 복구 방법을 발견했다. 주로 자발적으로 생기는 DNA의 손상을 복구하는 방법으로, DNA에서 손상된 염기만을 떼어내고 해당 부위를 복원시킨다.

폴 모드리치는 '부정합(mismatch) 복구'를 발견했다. 세포분열 과정에서 생기는 손상을 복구하는 방법으로, 쌍을 이뤄야 할 염기서열끼리 맞붙지 않고 엉뚱한 염기끼리 결합했을 때 이를 고쳐주는 작용이다.

아지즈 산자르는 '뉴클리오타이드 절제 복구'란 메커니즘을 찾아냈다. 염기, 당, 인산 등이 결합한 뉴클리오타이드 전체를 뜯어내 고쳐주는 방식으로 자외선 등에 의한 DNA 손상을 치료할 때 쓰인다.

조규봉 서강대 화학과 교수는 "이런 복구 작업은 엔자임이란 효소가 DNA를 만져보다 손상된 부분을 발견하면 이를 떼어내는 방식으로 수행된다"며 "이렇게 떨어져 나간 부위에는 DNA 중합효소가 와서 빈 부분을 복구시킨다"고 말했다.

이현수 서강대 화학과 교수는 "피부암이나 대장암 등은 이런 복구 작용과 관련된 질병인데, 그전까지는 질환의 원인을 몰랐지만 이들 과학자의 발견으로 질병의 원인을 밝혀낼 수 있었다"고 설명했다.

이를테면 피부암에 잘 걸리는 사람들의 경우 자외선으로 인한 손상을 복구하는 UVRA, UVRB 등의 엔자임에 이상이 있는 사람들이더란 것이다.

이덕환 교수는 "이런 메커니즘에도 불구하고 사람이 70살쯤 되면 정상적인 사람도 세포 1개 내에 있는 30억개의 염기서열 중 2천개 정도는 손상된다고 한다"고 설명했다.

그는 이어 "특히 복구 과정은 효소에 의해 관리되는데 이런 효소가 잘못 만들어지거나 수가 부족해지면 암이 생기는 등 여러 문제가 생긴다"고 덧붙였다.

이는 생리학·의학 분야에서 질병의 원인이나 치료법을 찾아내는 데 활용된다.

조 교수는 "이번 수상 대상은 분자생물학 교과서에 잘 나와 있는 생물학 분야의 기초적인 내용으로, 이를 발견한 연구자들에게 상이 돌아간 것"이라고 이번 노벨화학상의 의미를 평가했다.

sisyphe@yna.co.kr

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