멍청한 사람을 비유할 때 흔히 ‘닭대가리’라는 표현을 쓴다. 이 표현은 닭의 지능이 사람보다 낮다는 사실을 내포한다. 실제 닭의 지능지수(IQ)는 5~10에 불과하다. 그렇다면 인간은 무엇 때문에 닭보다 높은 지능을 가질 수 있을까? 최근 캐나다 토론토대학 연구진은 사람이 수많은 척추동물 중 가장 큰 뇌를 가질 수 있었던 이유를 연구한 결과, 매우 작은 단백질 조각이 뇌세포를 만드는 뉴런의 진화를 자극한 것으로 보인다는 결론을 내렸다. 지금까지 도마뱀이나 개구리, 조류 등 일부 척추동물에 비해 포유류가 훨씬 더 뛰어난 두뇌를 가진 이유는 미스터리로 남아있었다. 비슷한 유전자를 공유하고 있음에도 불구하고 3억 5000만 년 전부터 포유류의 뇌는 타 척추동물에 비해 빠르게 진화했다. 연구진에 따르면 정답은 ‘선택적 이어맞추기’(alternative splicing, AS)라는 과정에 있다. 선택적 이어맞추기란 DNA로부터 단백질이 만들어지는 과정에서, 세포가 분열하며 유전자가 복사될 때 전령핵산(mRNA)에서 불필요한 부분을 제거하는 과정이다. 선택적 이어맞추기(AS) 과정을 통해 하나의 유전자에서 불필요한 부분이 제거되고 새롭고 다양한 mRNA(DNA의 유전 정보를 단백질에 변환하는 역할을 하는 매개체)가 만들어질 수 있다는 것. 선택적 이어맞추기 과정에서는 하나의 단일한 유전자에서 1개 이상의 단백질을 만들어낸다. 유전자의 능력에 따라 단백질의 개수는 더욱 늘어나고 다양해질 수 있다. 또 활발한 유전자 및 단백질 생성과정은 뇌에 직접적인 영향을 미치면서 사람과 닭 뇌의 형태학적(크기나 모양) 변화를 유발했다. 이러한 일련의 과정은 사람을 포함한 포유류가 닭이나 개구리 등 다른 척추동물보다 더 다양한 유전자를 가질 수 있게 한 계기가 됐다. 연구를 이끈 토론토대학의 벤자민 블렌코위 박사는 “이번 연구는 선택적 이어맞추기와 관련한 정보의 ‘방산의 일각’이라고 볼 수도 있다. 이 과정은 뇌뿐만 아니라 우리 몸 전반적인 것에 관여한다”면서 고 설명했다. 한편 이번 연구결과는 세게 최고권위의 과학저널인 사이언스(Science) 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

멍청한 사람을 비유할 때 흔히 ‘닭대가리’라는 표현을 쓴다. 이 표현은 닭의 지능이 사람보다 낮다는 사실을 내포한다. 실제 닭의 지능지수(IQ)는 5~10에 불과하다. 그렇다면 인간은 무엇 때문에 닭보다 높은 지능을 가질 수 있을까? 최근 캐나다 토론토대학 연구진은 사람이 수많은 척추동물 중 가장 큰 뇌를 가질 수 있었던 이유를 연구한 결과, 매우 작은 단백질 조각이 뇌세포를 만드는 뉴런의 진화를 자극한 것으로 보인다는 결론을 내렸다. 지금까지 도마뱀이나 개구리, 조류 등 일부 척추동물에 비해 포유류가 훨씬 더 뛰어난 두뇌를 가진 이유는 미스터리로 남아있었다. 비슷한 유전자를 공유하고 있음에도 불구하고 3억 5000만 년 전부터 포유류의 뇌는 타 척추동물에 비해 빠르게 진화했다. 연구진에 따르면 정답은 ‘선택적 이어맞추기’(alternative splicing, AS)라는 과정에 있다. 선택적 이어맞추기란 DNA로부터 단백질이 만들어지는 과정에서, 세포가 분열하며 유전자가 복사될 때 전령핵산(mRNA)에서 불필요한 부분을 제거하는 과정이다. 선택적 이어맞추기(AS) 과정을 통해 하나의 유전자에서 불필요한 부분이 제거되고 새롭고 다양한 mRNA(DNA의 유전 정보를 단백질에 변환하는 역할을 하는 매개체)가 만들어질 수 있다는 것. 선택적 이어맞추기 과정에서는 하나의 단일한 유전자에서 1개 이상의 단백질을 만들어낸다. 유전자의 능력에 따라 단백질의 개수는 더욱 늘어나고 다양해질 수 있다. 또 활발한 유전자 및 단백질 생성과정은 뇌에 직접적인 영향을 미치면서 사람과 닭 뇌의 형태학적(크기나 모양) 변화를 유발했다. 이러한 일련의 과정은 사람을 포함한 포유류가 닭이나 개구리 등 다른 척추동물보다 더 다양한 유전자를 가질 수 있게 한 계기가 됐다. 연구를 이끈 토론토대학의 벤자민 블렌코위 박사는 “이번 연구는 선택적 이어맞추기와 관련한 정보의 ‘방산의 일각’이라고 볼 수도 있다. 이 과정은 뇌뿐만 아니라 우리 몸 전반적인 것에 관여한다”면서 고 설명했다. 한편 이번 연구결과는 세게 최고권위의 과학저널인 사이언스(Science) 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

　국내 연구팀이 인간유도 만능줄기세포를 제작·배양하는데 성공했다. 당장 세포치료를 위한 임상에 적용이 가능한 것으로 평가돼 주목받고 있다. 　 　 차의과학대 의생명과학과 신경재생연구실 황동연 교수팀은 인간유도 만능줄기세포를 제작하거나, 유도만능 줄기세포 뿐 아니라 인간배아 줄기세포까지도 미분화를 유지하면서 대량 배양이 가능한 배지와 배양방법을 개발했다고 14일 밝혔다. 이 배지와 배양방법에는 동물유래 물질이 포함되지 않았다. 　 　연구팀은 이와 함께 이 배지를 이용해 염색체비삽입 방법(mRNA/miRNA transfection)으로 인간유도 만능줄기세포를 제작·배양하는 데도 성공했다. 황동연 교수는 “이렇게 제작된 인간유도 만능줄기세포는 염색체의 변형이 없고, 동물유래 물질의 오염 가능성이 없는 세포여서 임상 세포치료용으로 사용할 수 있다는 게 중요하다”고 설명했다. 　 　인간유도 만능줄기세포는 2007년 인간의 피부세포를 이용해 배아줄기세포와 유사한 형태로 처음 만들어졌다. 이 세포는 환자유래 자가세포여서 이후 장기이식을 할 때 면역문제를 해결해 줄 수 있는 대안으로 주목을 받았다. 　 　이에 따라 일본을 중심으로 유도만능 줄기세포를 이용한 세포치료제 개발 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 실제로 일본에서는 지난해 황반변성에 대한 임상시험 허가를 내줘 현재 임상시험이 진행 중이다. 일본에서는 파킨슨병과 척수 손상에 대한 임상시험도 준비 중인 것으로 알려졌다. 　 　이런 유도만능줄기세포가 세포치료제로 임상에 사용되기 위해서 해결해야 할 가장 큰 문제는 안전성이다. 이를 위해서는 염색체비삽입 방법을 이용해 역분화인자를 발현시켜 리프로그래밍 시켜야 한다. 아울러 생쥐 피더세포나 동물유래물질을 사용하지 않고 유도만능 줄기세포를 제작해 이를 장기간 배양할 수 있는 배지와 배양법 확립이 필수적인 과제로 꼽혀 왔다. 특히, 이종간 감염이나 면역반응을 야기할 가능성이 있는 동물세포나 동물유래물질을 배제한 배양법 개발은 반드시 풀어야 할 과제로 남아 있었다. 　 　이런 가운데 국내 연구팀은 인간의 소변에서 분리한 세포를 이용해 인간유도 만능줄기세포를 제작하는데 성공한 것이다. 이는 환자로부터 고통 없이 체세포를 얻을 수 있을 뿐 아니라 임상에 적용할 수 있는 유도만능세포를 제작하는 새로운 방법을 제시하고 있다는 점에서 중요한 진전이라는 게 의료계의 일반적인 평가다. 　 　연구팀은 인간유도 만능줄기세포의 제작 및 배양기술에 대한 특허출원을 마치고 기술 이전을 추진 중에 있다. 황동연 교수는 “이번 연구 결과, 유도만능 줄기세포 및 인간배아 줄기세포를 이용한 세포치료제의 임상적 이용에 한발 더 다가서는 계기가 마련됐다”고 의미를 부여했다. 이 연구결과는 국제 조직공학 및 재생의학 전문학술지 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials)’ 9월호에 게재될 예정이다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

김윤기 고려대 생명과학부 교수는 “비만의 원인이 되는 체내 지방세포 분화를 조절하는 메신저 RNA(mRNA)의 작용원리를 밝혀내 원천적으로 비만을 막을 수 있는 가능성을 확인했다.”고 17일 밝혔다. 연구결과는 생명과학 분야 권위지 ‘몰레큘러 셀’(분자세포) 최신호에 게재됐다.

고려대 생명과학대 김윤기 교수 연구팀이 유전병과 암에 대한 새로운 치료법을 개발할 수 있는 가능성을 열었다.김 교수는 16일 분자생물학 분야의 대표 학술지 ‘몰레큘러 셀(Molecular Cell)’에 발표되는 논문을 통해 세포에서 생기는 비정상적인 ‘전령 리보핵산(mRNA)’을 세포 안에서 인식해 제거하는 메커니즘인 ‘난센스-매개 전사체 붕괴(NMD·No nsense-mediated mRNA decay)’의 작용원리를 분자세포 수준에서 규명하는 데 성공했다. 김민희기자 haru@seoul.co.kr

미국 스탠퍼드대 앤드루 Z 파이어(47) 교수와 매사추세츠 의대 크레이그 C 멜로(46) 교수가 유전정보의 전달과 통제에 대한 연구로 올해 노벨 생리의학상 공동수상자로 선정됐다고 스웨덴 카롤린스카 의대 노벨위원회가 2일 발표했다. 위원회는 파이어와 멜로 교수가 두 가닥으로 이뤄진 이중나선 RNA에 의해 유전자 발현이 억제되는 `RNA 간섭´ 현상을 발견했다고 수상 업적을 소개했다. 파이어와 멜로에게는 1000만스웨덴크로네(약 13억원)의 상금이 수여되며 시상식은 노벨의 기일인 12월10일 스웨덴 스톡홀름에서 열린다. 멜로와 파이어 교수에게 노벨 생리·의학상을 안긴 `RNA 간섭현상(RNAi)´은 한마디로 기존의 유전자 조절 메커니즘으로는 얻을 수 없었던 유전자 조절방식을 찾아냈다는 점에서 획기적인 성과로 평가받고 있다. RNA(리보핵산)는 지금까지 DNA가 유전정보를 근거로 단백질을 만드는 과정에 활용되는 중간자 정도로 여겼지만 2000년대 초부터 RNA가 단백질 발현 과정에서 세포의 기능을 총괄한다는 사실이 드러나면서 연구가 급진전됐다. 특히 이중에서도 단백질 합성에 관여하는 `RNA 간섭현상´은 암(癌)과 유전질환 치료에 응용이 가능한 것으로 알려지면서 생명공학에서 가장 주목받는 분야로 부상했다. RNA 간섭현상은 이중 나선구조의 RNA가 `스몰 RNA(sRNA)´로 바뀐 뒤 세포 내의 메신저 RNA(mRNA)를 절단, 분해시키는 과정을 이른다. 즉 이중 나선구조의 RNA가 특정한 형태의 유전자로 발현되지 못하도록 막는 한 과정인 것이다. 다시 말해 세포 안에서 특정 유전자의 단백질 합성을 막는 역할을 하는 셈이다. RNA 간섭현상은 1998년 파이어, 멜로 박사팀이 꼬마선충에서 처음 발견한 뒤 2001년에는 투슐 박사팀에 의해 인간세포에서도 RNA 간섭현상이 나타난다는 보고가 나왔다. 이때부터 RNA 간섭현상은 유전자 기능을 연구하기 위한 방법으로 일반화되기 시작했다.RNA 간섭현상을 이용한 연구는 크게 두 가지로 나뉜다. 첫째는 기능을 모르는 유전자를 억제하고 나서 세포의 변화를 관찰하는 용도이고, 또 하나는 질병의 발병에 관련하는 유전자를 억제한 뒤 유전자치료 등에 응용하는 것이다. 서울대 김빛내리 교수는 “신약 개발과 유전자 치료법 개발 과정에서 이 연구 성과가 폭넓게 활용될 수 있다.”고 의미를 부여했으며, 김희진 삼성서울병원 진단검사의학과 교수는 “암 등 다양한 인간질환의 새로운 질병기전을 밝히는 데도 큰 도움을 준 연구 업적”이라고 말했다.심재억 박정경기자 jeshim@seoul.co.kr

세포핵 내 유전자의 위치를 판독해 유전적 질병을 보다 과학적으로 설명할 수 있다는 돌파구가 마련됐다. 과학기술부는 12일 한국파스퇴르연구소가 유전 정보를 둘러싼 기초적 세포기능을 해독하는 연구 결과를 국제 과학저널인 네이처에 발표(6월8일자)했다고 밝혔다. 지금까지 질병을 일으키는 유전자 조절작용은 DNA 염기서열로만 결정된다고 알려졌다. 한국파스퇴르연구소의 울프 네바스 소장과 어거스트 제노베시오 박사팀은 최첨단 디지털 현미경 기술을 이용, 살아있는 세포의 유전자 활성화 과정을 추적했다. 이 과정에서 연구팀은 유전자가 활성화되면 세포의 핵막 주변에 근접하게 되고,mRNA(유전암호를 그대로 해독해 만들어지는 RNA의 종류)를 위한 배출구를 만들어낸다는 사실을 학인했다. 이는 지난 99년 노벨상 수상자인 귄터 블로벨 박사가 20년 전 세운 가설을 실제로 증명한 것이다. 연구팀은 더 나아가 유전자의 공간 위치를 변화시키는 분자요소들이 유전자 활성화를 담당하는 단백질과 동일하다는 사실도 밝혔다. 연구팀은 “유전자의 공간적인 위치가 유전적 질병들과 밀접한 관련이 있음을 보여준다.”고 설명했다. 한국파스퇴르연구소는 동북아R&D허브사업의 일환으로 과학기술부와 프랑스 파스퇴르연구소간의 협력으로 지난 2004년 설립됐다.이영표기자 tomcat@seoul.co.kr

한국인 과학자 2명의 연구논문이 세계 최고 수준의 과학저널인 ‘셀’(Cell)지에 나란히 실렸다. 서울대 약대 김성훈 교수팀은 동물실험을 통해 세포 내에서 단백질을 만드는 데 관여하는 ‘p18’ 유전자가 암을 억제하는 기능을 한다는 사실을 세계 처음으로 입증했다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 이날 셀지에 게재됐다. 연구팀은 p18 단백질의 기능을 밝히기 위해 이 단백질을 만드는 유전자를 완전히 손상시킨 쥐와 절반만 손상시킨 쥐의 수정란을 만들었다. 관찰 결과 p18이 완전히 손상된 쥐들은 배아 상태에서 죽었다. 반면 반만 손상된 쥐들의 경우 절반가량은 태아 상태에서 죽었지만, 나머지 절반은 아무런 이상 없이 자라다 1년6개월이 지난 뒤 백혈병을 비롯한 암이 발생했다. 셀지에는 또 잘못된 단백질 정보를 전달해 질병을 유발하는 비정상적 마이크로RNA(mRNA)를 제거할 수 있는 단서를 찾아낸 미국 로체스터대학 김윤기 박사의 연구논문도 함께 소개됐다. 장세훈기자 shjang@seoul.co.kr

한방 약제를 이용해 제2형 당뇨병의 인슐린 저항성을 개선할 수 있다는 연구 결과가 제시됐다.한의사들로 구성된 당뇨병 연구단체인 ‘한방 당뇨연구회’는 지난 2002년부터 동국대의대 생화학교실 이완 교수팀과 공동으로 한방 약제를 이용해 동물 임상시험을 실시한 결과,제2형 당뇨병(인슐린 비의존성 당뇨병)의 원인 가운데 하나인 ‘인슐린 저항성’을 개선시키는 효과를 확인했다고 최근 밝혔다. 연구팀은 실험용 쥐를 당뇨비만군과 비만군으로 나눠 32주 동안 한방 약제를 투여한 결과 일반 사료만 먹인 당뇨비만 쥐의 경우 세포로 당을 운반해 체내 혈당량을 줄여주는 지방세포내 당운반체(GLUT4 mRNA)가 거의 관찰되지 않았으나,한방 약제를 계속 투여한 당뇨비만 쥐의 당운반체가 정상 쥐와 같은 수준으로 회복된 사실을 확인했다. 연구팀은 이 시험 결과를 토대로 투약을 중단했을 때 발생할 수 있는 재발 및 인슐린 작용에 관한 2차 전임상시험을 진행중이며,결과를 해외 학술지에 게재할 계획이다. 인슐린 저항성이란 인슐린은 정상 분비되지만 혈당 수치가 낮아지지 않는 현상으로,혈액 내 포도당을 세포로 운반하는 기능을 하는 당운반체의 수가 적을 때 일어난다. 연구팀 최유행 박사는 “동물 임상시험에서의 성과로 보아 당뇨병 환자의 인체에서도 유사한 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대하고 있다.”고 말했다.˝

알코올의 남용이 성인의 생식기 내분비 기능을 떨어뜨린다는 사실이 유전자수준에서 규명됐다. 특히 사춘기 청소년이 알코올을 남용할 경우 성숙에 장애요인으로 작용하고,생식주기 이상을 가져 오는 것으로 밝혀졌다. 경상대 의과대학 최완성(崔完成·사진) 교수 연구팀은 전남대 호르몬연구센터와 국가지정 연구사업으로 공동실시한 ‘신경전달물질이 생식내분비계의발생에 미치는 영향’에 관한 연구에서 알코올 남용이 나타내는 생식 및 신경 내분비 계통의 변화를 초래하는 원인을 찾고 작용 메커니즘을 밝혔다. 최 박사팀의 연구에 따르면 알코올은 일차적으로 생식기능을 조절하는 중추신경계의 호르몬인 시상하부의 생식선 자극호르몬을 낮추고,궁극적으로 생식소에서의 스테로이드 호르몬 합성인자인 ‘StAR mRNA’를 감소시켜 성호르몬의 합성과 분비를 저하시킨다는 것이다.실제로 성숙한 흰쥐 수컷에 에탄올을장기간 주사하면 시상하부에서 생식선 자극호르몬의 유전자 발현이 감소했다. 연구팀은 또 미성숙한 흰쥐의 암컷에 대한 실험을 통해 청소년기의 알코올남용이 생식 내분비계의 발달과 성숙에 큰 장애를 일으킨다는 사실도 구체적으로 검증했다. 함혜리기자 lotus@