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창조설계

놀라운 DNA의 복잡성, 업데이트

놀라운 DNA의 복잡성, 업데이트 

(Astonishing DNA complexity update)


       최근에 우리는 DNA 분자 내에 저장되는 정보 내용의 복잡성에 대한 놀라운 새로운 발견들을 보고하였다.[1] 특히 주목해야할 것은, 사람 DNA의 97%는 단백질을 만들기 위한 암호가 내재되어있지 않다는 것이다. 그래서 진화론자들은 이 부분을 우리의 진화적 과거로부터 남겨진 ‘쓰레기 DNA(junk DNA)'라고 불렀다. 그러나 점점 밝혀지고 있는 새로운 사실들에 의하면, 이 부분은 ‘쓰레기'가 아니라, 사실상 우리의 세포들에서 활발하게 모두 사용되고 있었다.


여기에 엔코드(ENCODE, Encyclopedia of DNA Elements) 프로젝트가 보고한 더욱 흥분되는 몇몇 세부적 사실들이 있다.[2] 이것을 이해하는 데에 도움이 되는 지식으로서, DNA는 정보를 저장하는 데에 있어서 매우 안정적인 이상적 분자라는 것이다. 대조적으로, RNA는 매우 활발한(그리고 불안정한) 분자이고, 우리의 세포들에서 많은 일들을 수행한다. DNA에 저장된 정보를 사용하기 위해서, 우리의 세포들은 정보를 RNA 전사(RNA transcripts) 위에 복사한다. 그리고 그 정보가 지시하는 데로 작업을 수행한다.

▶ 이제 훨씬 더 많은 복잡성이 밝혀지고 있지만, 전통적인 ‘실에 꿰어진 구슬(beads-on-a-string)’ 타입의 유전자들은 단백질을 만드는 암호의 기초를 이루고 있다. ENCODE 프로젝트에서 발견된 유전자들은 알려진 단백질 암호 유전자들의 현존하는 목록에서 단지 2% 정도만 다르다.

▶ 전사(transcripts, 사본)들은 유전자 영역(gene regions)들을 중복하고(overlap) 있는데, 이 중복되는 부분들은 유전자들의 크기와 비교해볼 때 너무도 크다는 사실을 우리는 이전에 보고했었다. 평균적으로, 전사들은 양쪽 측면들이 중복되면서 유전자 영역 크기의 50-100배 정도나 되었다. 이것은 책에서 한 페이지를 사진복사 하고, 그 페이지에 있는 정보를 사용하기 위해서 다른 10, 50, 심지어 100 페이지의 정보를 얻어야만 하는 것처럼 보인다.

▶ 다수의 DNA 염기들이 RNA 전사들에 나타나는 것을 측정한 결과에 의하면, 번역되지 않는 영역(untranslated regions, 이제는 ‘junk’보다 오히려 UTRs로 불려지는)은 번역되는 영역(genes) 보다 훨씬 더 중요한 것으로 여겨진다. 유전자 영역은 평균 5개의 다른 중복과 삽입 방법으로 전사(복사)된다. 반면에 UTRs 영역은 평균 7개의 다른 중복과 삽입 방법으로 전사된다. UTRs 영역은 유전자 영역보다 대략 33배나 더 많은 염기들을 가지고 있기 때문에, 그것은 유전자들보다 50배 더 활발한 '쓰레기(?)'를 만들고 있는 것이다.

▶ 전사 활동은 단지 한 요소에 의해서 가장 잘 예측될 수 있다. 그것은 DNA가 염색체 안에 포장되어 있는 방법이다. DNA는 히스톤(histones)이라고 불려지는 단백질 구체(protein globules) 주위에 감겨(coiled) 있고, 다시 로프 같은 구조로 꼬여져 있다. 그리고 우리들이 현미경으로 보는 두꺼운 염색체들을 만들기 위하여, 다시 비계단백질(scaffold proteins) 둘레에 2단계로 똘똘 감겨져 있다. 이것은 DNA 정보가 닫혀진 책(closed book)과 유사한 형태로 존재한다는 것을 가리키고 있다. 모든 감겨짐(coiling)은 암호화된 정보가 번역 기계장치와 접촉하였을 때 나오지 못하도록 막고 있다. 세포가 어떤 정보를 원할 때, 책의 한 특별한 페이지를 펴고, 정보를 사진복사하고, 다시 책을 닫는 것과 같다. 최근에 다른 연구는[3] 이것이 물리적으로 다음과 같이 일어남을 보여주었다 :

• 각각의 세포에 있는 염색체(chromosomes)들은 막과 결합된 핵에 저장되어있다. 핵막(nuclear membrane)은 그것에 분자들이 안과 밖으로 통과될 수 있는 대략 2000개의 세공(pores)들을 가지고 있다. 요구되는 염색체는 이들 핵공(nuclear pores) 중의 하나에 가까이 이끌려온다.

• 복사될 DNA의 부분은 세공들 앞에 놓여진다.

• 초나선(supercoil)은 전사 부분을 노출시키기 위하여 풀린다.

• 히스톤 코일들은 요구되는 복사 장소를 노출시키기 위하여 비틀어진다.

• DNA의 2중 나선구조는 암호화된 정보를 노출시키기 위하여 지퍼가 열린다.

• DNA는 복사하는 효소들에 의해서 하나의 고리(loop) 안으로 붙잡힌다. 그리고 이 고리는 RNA 전사 위에 복사된다. 그리고 전사(사본)는 정확한 지에 대해서 점검을 받는다. (만약 그것이 오류가 있다면 폐기되거나 재활용된다). 그 다음 RNA 전사는 반출을 위하여 특별한 표지가 부착되고, 세공을 통하여 반출되고, 그것을 필요로 하는 세포의 장소로 운반된다.

• 그리고 DNA 정보 '책(book)'은 풀려지는 과정의 역으로 닫혀지고, 염색체는 핵공 부분에서 멀리 이동된다. (이러한 놀라운 과정들이 모두 우연히 저절로 생겨날 수 있었을까?)

▶ ENCODE 저자들에 의하면, 가장 놀라운 결과는 기능적 전사들(적어도 한 가지의 알려진 기능을 가지는 유전 전사들과 UTR 전사들) 중 95%가 선택 압력(selection pressure)을 받았다는 어떠한 징후도 보이지 않는다는 것이다. (즉 그들은 현저하게 보존되지도 않고, 평균적인 돌연변이율을 가지고 있었다). 이것은 자연선택(natural selection)이 주요한 진화 원인이라는 찰스 다윈(Charles Darwin)의 이론을 부정하는 것이다. 또한 그것은 하나의 흥미로운 역설(paradox)을 만들어내고 있다 : 염색체 정보의 대부분이 자유롭게 돌연변이가 일어나고(진화되고) 있는 동안에, 세포 구조, 기계장치, 대사 순환 등은 모두 고도로 보존되었다(?)는 것이다. (예를 들어, 사람 인슐린 유전자를 박테리아에 집어넣어 사람 인슐린을 대량 생산해 내고 있다). 어떻게 박테리아들은 진화로 처음 출현한 이후 추정되는 38억 년 동안, 어떻게 세포 구조, 기계장치 등과 같은 것들을 그대로 유지할 수 있었을까? 하는 것이다. 더 나은 대답은 생명체의 시작이 수십억 년이 아니라 단지, 수천 년이기 때문일지도 모른다는 것이다. 또한 그것은 생명체를 조절하는 것이 유전자가 아니라(not genes), 세포(cells)들이라는 것을 가리키고 있는 것처럼 보인다. 이것은 신다윈주의자(neo-Darwinists)들이 오랫동안 가정해왔던 것과는 직접적으로 반대되는 것이다.



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Astonishing DNA complexity uncovered


References
1. Alex Williams, Astonishing DNA complexity uncovered, http://www.creationontheweb.com/content/view/5158.
2. Ewan Birney, et. al., Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project, Nature 447: 799-816, 2007.
3. Asifa Akhtar &Susan M. Gasser, The nuclear envelope and transcriptional control, Nature Reviews Genetics 8:507–517, 2007.

 

*참조 : Molecular Visualisations of DNA  (DNA가 포장 및 복제되는 과정 동영상)
http://www.wehi.edu.au/education/wehitv/molecular_visualisations_of_dna/



번역 - 미디어위원회

링크 - http://creationontheweb.com/content/view/5174/ 

출처 - Creation on the web, 2007. 7. 3.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=4321

참고 : 4126|4200|4011|4008|3998|3892|3997|2765|3822|3727|506|3789|3784|3768|3742|3726|3724|3733|3622|3665|3604|3595|3585|3267|3261|3269|3293|3281|3358|3275|3075|2801|2694|2556|2008|1732|650|3745|3730|3615|3210|2065|4023|4182|4315|6003|5831|5836|5900|6000|5883|5970|5954|5949|5947|5863|5799|5787|5784|5734|5762|5729|5728|5667|6009|6105|6126|6134|6138|6207|6274|6319|6321|6363|6389|6148|6467|6468|6474|6487|6495|6599



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