진화론을 부정하는 유전자 내의 병렬 유전 암호들
: 이중 삼중 암호들이 무작위적 과정으로 우연히 생겨날 수 있을까?
(Engineered Parallel Gene Codes Defy Evolution)
by Jeffrey P. Tomkins, PH.D.
지난 10년 이상 동안 연구자들은 유전자의 단백질 암호를 갖고 있는 동일한 부분에서, 이전에 숨겨져 있던 새로운 유전 암호를 발견해냈는데, 이러한 이중 암호의 존재는 모든 자연주의적 설명을 완전히 기각시키는 것이다. 동일한 선형의 유전정보 시퀀스에 다른 명령어로 여러 프로그래밍 언어들이 인코딩되어 있는 것은 초자연적 공학의 진정한 증거이며, 이는 모든 능력과 지혜를 갖고 계시는 창조주가 계심을 가리키는 것이다.
유전체(genome, 게놈)는 다양한 유형의 유전 암호(genetic code)들을 갖고 있는 것 외에도, 다양한 기능적 RNA 분자와 단백질들을 만들기 위한 매우 복잡한 코딩 주형(templates)을 제공한다. 단백질 코딩 유전자에는 단백질을 만드는 데 필요한 주요 유전정보들이 포함되어 있으며, 가장 많이 연구된 유형의 유전 코드들을 포함하고 있다. 단백질 코딩 유전자에서 가장 중요한 코드 덩어리 중 일부인 엑손(exons)은 단백질 서열의 실제 주형을 지정하는 구획(segments)이다.
.DNA 분자에서 엑손(exons, 코딩 영역)과 인트론(introns, 비코딩 영역)의 그림.
엑손에서 세 개의 연속된 DNA 철자는 코돈(codon)이라고 불리는 것을 형성하며, 각 코돈은 단백질의 특정 아미노산에 해당하는 암호를 갖고 있다. 유전자의 긴 코돈 세트에는 단백질을 만드는 정보가 포함되어 있는데, 세포 기계(리보솜)를 사용하여 길이가 수백 개의 아미노산들이 특정 순서대로 조립되어 단백질을 생성하는 데 사용되는 유전자의 RNA 사본을 만든다.
유전 암호가 해독되었던 분자생물학의 초기 시절에 코돈은 어느 정도 중복성을 가진 것처럼 보였다. 그 이유는 코돈이 61개인 반면, 아미노산들은 20개에 불과했기 때문이다. 특정 아미노산을 지정하는 한 코돈의 처음 두 염기는 같지만, 세 번째 염기는 다를 수 있었다.
예를 들어, 코돈 GGU, GGC, GGA, GGG는 모두 글리신(glycine)이라는 동일한 아미노산을 암호화하고 있다. 과학자들은 이 현상을 처음 발견했을 때, 세 번째 염기의 변이를 "동요(wobble)"라고 불렀고, 그들은 이것에 대해 알지 못했기 때문에, 단순히 중복되거나 퇴보(degeneracy)된 것으로 평가절하 했다. 즉, 지정된 아미노산에 대한 모든 다른 코돈 변이체(variants)들이 기능적으로 동등하다고 가정했다.
최근에 과학자들은 단백질을 코딩하는 유전자 영역에 단백질을 만들기 전에 세포 기계에 RNA 전사체(유전자 사본)를 조절하고 처리하는 방법을 알려주는, 코돈 외에 미스터리한 신호가 있다고 믿게 되었다. 연구자들은 원래 이러한 조절 코드와 코돈을 포함하는 단백질 템플릿 코드가 서로 독립적으로 작동한다고 생각했지만, 더 이상 그렇게 생각하지 않게 되었는데, 이러한 코드는 "동요" 염기에 내장되어 있었기 때문이다.
.RNA는 아미노산들로 변환되는 세 쌍의 핵산(코돈)으로 구성된다.
이중 암호의 발견
전사인자(transcription factors)들은 조절 부위(regulatory regions)라고 불리는 특정 부위의 유전자 안팎에 결합하여, 유전자를 켜고, 얼마나 빨리 작동해야하는 지, 얼마의 량으로 생성물을 생산해야되는 지를 조절하는 특수 단백질 기계들이다. 전사 시에 메신저 RNA(mRNA)는 유전자에서 생성되는데, 그중 일부는 단백질의 템플릿을 만드는 데 사용되고, 다른 일부는 기능적 또는 구조적 RNA(long non-coding RNAs, 긴 비암호화 RNAs라고 함)를 만드는 데 사용된다.
2013년에 활성 유전자들에서 전사인자가 결합하는 위치를 매핑한 연구가 발표되었다.[1] 연구자들은 결합 부위의 상당 부분이 코돈을 포함하고 있고, 코돈의 세 번째 염기에 아미노산 코딩 외에 특정 유형의 전사인자 결합에 대한 정보가 포함되어 있다는 사실에 놀랐다. 이 최초로 발견된 이중 사용 코돈(이중 암호)은 듀온(duon)으로 이름 붙여졌다. 사람의 경우 코돈의 약 15%가 이중 사용 코돈, 또는 듀온이라는 사실이 발견되었다.
연구는 엑손에 여러 개의 중복, 또는 병렬 암호가 존재할 뿐만 아니라, 이러한 암호가 실제로 개별적으로 또는 함께 작동한다는 것을 보여주었다.[1] 한 세트의 코돈이 단백질의 아미노산 순서를 지정하고 있으면서, 매우 동일한 DNA 철자 시퀀스는 단백질을 코딩하는 RNA 전사체를 만들기위해 필요한 세포기계(전사인자)가 유전자에 결합해야 하는 위치를 지정하고 있었다.
연구자들은 이 놀라운 발견을 요약하면서, "우리의 결과는 엑손 내 아미노산 암호와 동시에 조절 정보가 들어있는, 고도로 복잡한 유전체의 주요 기능적 특성을 나타낸다"며, "수신된 유전자 암호의 정보 구축은 추가 정보의 중첩에 최적화되어 있다"고 말했다.[1]
이중 코돈 암호 및 번역의 일시 중지
리보솜(세포핵 외부에 위치)을 사용하여 단백질을 만드는 데에 유전자의 mRNA 전사체 사본이 사용되므로, 단백질이 생성되고 리보솜의 터널과 같은 구조에서 흘러나오면서, 주기적인 일시적 중지가 발생한다.[2] 특정 시퀀스와 일시 중지 속도는 리보솜에서 조립 과정 중에 발생하는 단백질을 적절한 3차원 모양으로 접는데 있어서 매우 중요하다. 생산 중인 단백질이 합성되는 과정에서 통과해야 하는 리보솜 터널을 포함하여, 많은 유형의 세포 기계들이 이 접힘 과정을 지원한다. 단백질의 번역과 접힘이 서로 연결되어 있기 때문에, 이러한 과정을 ‘cotranslational(번역과 동시에 접힘)’이라고 한다.
.인간 세포의 구조
코돈 특이성(codon specificity)에서 cotranslational 개념을 설명하는 2014년의 한 중요한 연구에서, 연구자들은 코돈의 세 번째 염기의 변동성이 공학적으로 특별한 목적을 갖고 있는 것으로서, 비중복적이라는 것을 입증했다.[2] 이와 관련하여 코돈의 세 번째 염기의 특이성은 리보솜이 일시 중지하는 시점과 단백질 생성 속도를 조절하는 방법을 알려주는 것으로 해석되며, 이는 명백한 세포 언어의 일종이라는 사실이 발견되었다. 이것은 궁극적으로 단백질이 적절한 3차원 모양으로 접히는 데 영향을 미치고 있었다.
따라서 코돈은 단백질을 만드는데 있어서 어떤 특정 아미노산을 추가해야 하는지에 대한 정보를 제공할 뿐만 아니라, 해당 코돈의 변이체(variant)도 여러 수준에서 단백질의 접힘을 조절하는 데 필요한 정보를 제공하고 있었다. 따라서 동일한 DNA 영역에 서로 다른 언어로 인코딩된 두 가지 정보 세트(이중 암호)가 들어있었던 것이다. 논문의 연구자들은 "이중 번역(해독)을 통해 단백질의 기본 구조를 조립하는 동시에, 번역 과정을 일시 중지하여, 추가적인 접힘 제어를 가능하게 한다"고 지적하고 있었다.[2] 한때 무의미한 중복, 또는 동요로 여겨졌던 것이 이제 정확히 그 반대인 것으로 입증되었던 것이다. 실제로 연구자들은 "코돈의 중복이 '퇴보'라고 말했던 것은 잘못된 것이었다“고 말하고 있었다.[2]
이 연구 논문의 저자들도 이러한 명백한 독창성에 감탄하면서, 자신들도 모르게 지적설계 맥락으로 자신의 연구 결과를 언급하고 있었다. 그들은 이렇게 말했다 :
기본 유전자 코드의 중복성을 통해, 독립적인 코드(암호)가 추가되고 있었다. 적절한 번역기 및 알고리즘 프로세서와 결합하여, 여러 차원의 의미 및 기능이 동일한 코돈 문자 안에 설치되어 있었다.[2]
이러한 유형의 전문 용어는 본질적으로 매우 복잡하고, 해석적이며, 컴퓨터와 같은 어떤 설계된 공학적 기계를 표현하는데 사용되는 용어로, 이는 무작위적 과정의 결과가 아니라, 고도의 지성에 의해서 설계되고 엔지니어링 된 것임을 가리키고 있는 것이다.
전사 속도를 조절하는 코돈 내의 암호
2016년에 발견된 또 다른 발견에 따르면, 코돈의 세 번째 염기는 유전자 전사 속도와, 유전자로 만든 mRNA 사본 수준, 생성되는 단백질의 양을 조절하고 있었다.[3] 즉, 유전자에서 생성되는 mRNA 생산량은 코돈의 특정 DNA 염기서열과 직접적인 관련이 있었다.
자동차의 크루즈 컨트롤(cruise control) 메커니즘이 속도를 조절하는 것처럼, 유전자 전사는 세포에서 고도로 제어되고 조절되어야 한다. 유전자가 제대로 조절되지 않으면, 세포 기능 장애로 인해 질병이 발생하거나, 사망에 이르게 된다. 전사를 제어하는 유전자 안팎의 다른 많은 유형의 DNA 코드 외에도, 이제 세 번째 염기를 포함한 특정 코돈 서열이 전사 속도를 조절하여, 유전자 조절에 핵심적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌다.
또한 DNA가 감겨져서 포장되는 히스톤 단백질의 특정 후성유전학적 표지(epigenetic mark, H3K9me3라 불려짐)는 전사 시에 코돈 사용에 영향을 미치는 상호 작용 메커니즘이었다. 따라서 내가 이전 글에서 설명했듯이, 히스톤 후성유전학 코드는 유전자의 특정 코돈과 상호 작용을 하여, 전사 속도에 영향을 미치고 있었다.[4]
하지만 이 연구를 발표한 과학자들에게 더욱 놀라운 사실은 유전체의 코돈 특이성과 사용은 완전히 다르게 영향을 미치지만, 서로 연결되어 있어서, 세포의 전사와 번역 두 과정에 영향을 미치고 있었다는 사실이었다. 저자들은 이렇게 말했다 :
코돈 사용은 번역 및 전사 과정 모두에 맞추어져 있고, 코돈 정보는 전사를 억제하거나 활성화하는 데 사용되는 DNA 인자의 형태로 전사 기계에 의해 읽혀진다. 대부분의 알려진 전사 조절 인자(regulatory elements)는 프로모터 영역(promoter regions)에 존재하지만, 우리의 결과는 코딩 서열도 전사 조절에 중요한 역할을 할 수 있음을 보여준다.[3]
번역 속도를 조절하는 코돈 내의 암호
코돈의 중복 코드(이중 암호)는 유전자가 mRNA로 복사될 때, 전사율에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 번역 속도(단백질 생산)에도 영향을 미친다. 2018년 연구자들은 리보솜 기계에서 단백질 생성 속도를 제어하는 또 다른 중복 코돈 암호 세트를 보고했다.[5]
이 연구는 코돈의 세 번째 염기에 있는 한 추가 암호가 세포의 단백질 생산의 전반적인 효율성과 관련이 있음을 보여주었다. 많은 유전자들로부터 많은 단백질들이 한꺼번에 만들어지기 때문에, 각 유형의 단백질에 할당된 기본 자원(resources)이 중요하다. 이러한 기본 자원 중 하나는 전달 RNA 또는 tRNA라고 불려진다.
전달 RNA(tRNA)는 일반적으로 길이가 76~90개의 뉴클레오티드인 RNA로 구성된 특수 어댑터 분자(adaptor molecules)로, mRNA와 단백질의 아미노산 서열 사이의 물리적 연결 역할을 한다. tRNA는 지정된 아미노산을 단백질 합성 기계인 리보솜에 전달함으로써 이를 수행한다. 지정된 아미노산에 부착된 tRNA의 3-뉴클레오티드 안티코돈(three-nucleotide anticodon)에 의해 mRNA의 3-뉴클레오티드 코돈이 보완되면, mRNA 코드를 기반으로 리보솜에서 단백질 합성이 가능해진다.
여러 제품들을 만드는 공장과 마찬가지로, 모든 조립 라인에는 정확한 부품들이 꾸준히 공급되어야 하며, 이와 관련된 프로세스는 완벽하게 조율되어야 한다. tRNA는 단백질이 합성될 때, 리보솜에 정확한 아미노산들을 제공하는 단백질 조립 과정의 핵심 부품이다. 이러한 복잡한 조정과 자원 분포는 코돈의 세 번째 염기에 의해 영향을 받는다. 따라서 코돈의 세 번째 염기는 정확한 양의 지정된 단백질을 생성하기 위해, 정확하게 코딩되어야 하고, 미세 조정되어야만 한다.
밝혀진 바에 따르면, 고도로 발현되는 단백질 코딩 유전자는 빠른 번역 속도를 위해 최적의 코돈을 사용하는 반면, 저수준으로 발현되는 유전자는 단백질 조립 과정을 제한하거나 하향 조절하는 코돈을 사용한다. 전반적인 효과는 사용 가능한 tRNA와 아미노산 자원에 따라 세포 내 단백질 생산이 매우 최적화되고 효율적으로 된다는 것이다. 실제로 이 논문의 저자들은 이러한 전반적인 반응을 "프로테옴(총단백질) 전반의 번역 효율(proteome-wide translation efficiency)"이라고 부르고 있었다.[5]
결론
진화론의 주요 주장 중 하나는 특정 유형의 DNA 염기서열이 자유롭게 돌연변이를 일으켜, 생물이 새로운 기능을 개발하고, 자연이 이를 선택하거나 거부하여, 진화할 수 있었다는 것이다. 이 다소 미스터리한 개념은 전통적으로 코돈의 세 번째 염기에 있는 유전자의 단백질 코딩 영역에 적용되어 왔다. 과학자들은 코돈의 세 번째 염기에서 변이(variation)를 처음 발견했을 때, 그 변이를 중복적인 것으로 치부하여, 코돈 퇴보(codon degeneracy, 코돈 축퇴)라는 아이디어를 이끌어냈다.
더 중요한 것은, 그들은 이러한 퇴보 부위가 진화가 일어나기 위한 유전자의 기계적 위치라고 생각했다는 점이다. 만약 코돈의 세 번째 염기가 최종적으로 중립적일 수 있다면, 즉 세 번째 염기가 기능을 하지 않는다면, 돌연변이와 진화가 자유로울 수 있을 것이라고 생각했다. 사실, 이러한 아이디어는 중립적 진화 모델 이론의 토대를 마련했었다.[6]
그러나 코돈 퇴보에 대한 이러한 전체 아이디어는 이제 완전히 기각되었다. 왜냐하면 지정된 코드의 최소 4개의 서로 다른 층들이 세 번째 염기를 포함하여 한 코돈에 내장될 수 있기 때문이다. 결국 코돈의 세 번째 염기에서 실제로 돌연변이가 발생한다면, 이전에 알려지지 않았던 암호의 파괴가 일어나는 것이며, 이는 해로울 것이므로, 돌연변이를 용납하지 않을 것이다.
진화론자들의 무지로 인해서, 수십 년 동안 중복/퇴보로 분류되고, 그들에게 희망이 되어, 진화를 위한 실행 가능한 메커니즘으로 홍보되어 온 것이 완전히 잘못된 주장이었고 무지였다는 것이다. 이러한 일련의 놀라운 발견들은 창조주이신 예수 그리스도의 놀라운 독창성을 나타내는 것이다. 이제 알게 된 것처럼, 코돈의 세 번째 염기는 코돈 안에 다른 암호가 내장되어 있는 것이기 때문에, 무작위적 과정으로 변경될 수 없다. 한 세트의 코드는 유전자 내부에서 DNA에 결합하여 유전자의 발현을 조절하는 세포 기계(전사인자라고 함)들을 지정해주고, mRNA 전사체의 생성 속도도 지정하고 있었다. 또 다른 코돈의 세트는 리보솜에서 단백질 생성 속도(번역)와, 단백질들이 생성되고 리보솜 터널(ribosome tunnel)에서 빠져나가는 과정을 구체적으로 결정하고 있었다. 그리고 또 다른 코돈 코드는 단백질 생산에서 아미노산 자원을 최적화할 수 있도록 하고 있었다.
과학자들은 유전자 코드(암호)의 전반적인 복잡성을 이해하기 위해 고군분투하고 있다. 그리고 이제 단백질 코딩 영역에 있는 많은 유전자들이 동일한 염기서열 내에 여러 개의 중복 코드(이중 암호)를 포함하는 영역을 갖고 있다는 사실을 알게 되었다. 가장 현명한 컴퓨터 프로그래머조차도 유전자 코드의 놀라운 정보 밀도와 극도의 복잡성에 근접할 수조차 없다. 전문적인 인간 컴퓨터 프로그래머는 단일 지시문으로만 코드 한 줄만 작성할 수 있을 뿐이다.
동일한 정보 시퀀스에서 최대 4개의 서로 다른 계층의 명령어가 들어있는 극도로 극도로 복잡한 유전자 코드에 대한 합리적 설명은 초월적 지혜와 능력의 창조주가 계심을 가리키는 것이다.
References
1. Andrew B. Stergachis et al. “Exonic Transcription Factor Binding Directs Codon Choice and Affects Protein Evolution,” Science 342, no. 6164 (2013): 1367–1372.
2. David J. D’Onofrio and David L. Abel, “Redundancy of the Genetic Code Enables Translational Pausing,” Frontiers in Genetics 5, no. 140 (2014).
3. Zhipeng Zhou et al., “Codon Usage is an Important Determinant of Gene Expression Levels Largely Through Its Effects on Transcription,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 113, no. 41 (2016): E6117–E6125.
4. Jeffrey P. Tomkins, “Epigenetic Mechanisms: Adaptive Master Regulators of the Genome,” Acts & Facts, July/August 2023, 14–17.
5. Idan Frumkin et al., “Codon Usage of Highly Expressed Genes Affects Proteome-Wide Translation Efficiency,” Proceedings of the National Academy of Sciences 115, no. 21 (2018): E4940–E4949.
6. Jeffrey P. Tomkins and Jerry Bergman, “Neutral Model, Genetic Drift and the Third Way - A Synopsis of the Self-Inflicted Demise of the Evolutionary Paradigm,” Journal of Creation 31, no. 3 (2017): 94–102.
* Dr. Tomkins is a research scientist at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in genetics from Clemson University.
.Cite this article: Jeffrey P. Tomkins, Ph.D. 2024. Engineered Parallel Gene Codes Defy Evolution. Acts & Facts. 53 (5), 14-17.
*참조 : DNA에서 제2의 암호가 발견되었다! 더욱 복잡한 DNA의 이중 언어 구조는 진화론을 폐기시킨다.
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출처 : ICR, 2024. 8. 30.
주소 : https://www.icr.org/article/engineered-parallel-gene-codes/
번역 : 미디어위원회
진화론을 부정하는 유전자 내의 병렬 유전 암호들
: 이중 삼중 암호들이 무작위적 과정으로 우연히 생겨날 수 있을까?
(Engineered Parallel Gene Codes Defy Evolution)
by Jeffrey P. Tomkins, PH.D.
지난 10년 이상 동안 연구자들은 유전자의 단백질 암호를 갖고 있는 동일한 부분에서, 이전에 숨겨져 있던 새로운 유전 암호를 발견해냈는데, 이러한 이중 암호의 존재는 모든 자연주의적 설명을 완전히 기각시키는 것이다. 동일한 선형의 유전정보 시퀀스에 다른 명령어로 여러 프로그래밍 언어들이 인코딩되어 있는 것은 초자연적 공학의 진정한 증거이며, 이는 모든 능력과 지혜를 갖고 계시는 창조주가 계심을 가리키는 것이다.
유전체(genome, 게놈)는 다양한 유형의 유전 암호(genetic code)들을 갖고 있는 것 외에도, 다양한 기능적 RNA 분자와 단백질들을 만들기 위한 매우 복잡한 코딩 주형(templates)을 제공한다. 단백질 코딩 유전자에는 단백질을 만드는 데 필요한 주요 유전정보들이 포함되어 있으며, 가장 많이 연구된 유형의 유전 코드들을 포함하고 있다. 단백질 코딩 유전자에서 가장 중요한 코드 덩어리 중 일부인 엑손(exons)은 단백질 서열의 실제 주형을 지정하는 구획(segments)이다.
.DNA 분자에서 엑손(exons, 코딩 영역)과 인트론(introns, 비코딩 영역)의 그림.
엑손에서 세 개의 연속된 DNA 철자는 코돈(codon)이라고 불리는 것을 형성하며, 각 코돈은 단백질의 특정 아미노산에 해당하는 암호를 갖고 있다. 유전자의 긴 코돈 세트에는 단백질을 만드는 정보가 포함되어 있는데, 세포 기계(리보솜)를 사용하여 길이가 수백 개의 아미노산들이 특정 순서대로 조립되어 단백질을 생성하는 데 사용되는 유전자의 RNA 사본을 만든다.
유전 암호가 해독되었던 분자생물학의 초기 시절에 코돈은 어느 정도 중복성을 가진 것처럼 보였다. 그 이유는 코돈이 61개인 반면, 아미노산들은 20개에 불과했기 때문이다. 특정 아미노산을 지정하는 한 코돈의 처음 두 염기는 같지만, 세 번째 염기는 다를 수 있었다.
예를 들어, 코돈 GGU, GGC, GGA, GGG는 모두 글리신(glycine)이라는 동일한 아미노산을 암호화하고 있다. 과학자들은 이 현상을 처음 발견했을 때, 세 번째 염기의 변이를 "동요(wobble)"라고 불렀고, 그들은 이것에 대해 알지 못했기 때문에, 단순히 중복되거나 퇴보(degeneracy)된 것으로 평가절하 했다. 즉, 지정된 아미노산에 대한 모든 다른 코돈 변이체(variants)들이 기능적으로 동등하다고 가정했다.
최근에 과학자들은 단백질을 코딩하는 유전자 영역에 단백질을 만들기 전에 세포 기계에 RNA 전사체(유전자 사본)를 조절하고 처리하는 방법을 알려주는, 코돈 외에 미스터리한 신호가 있다고 믿게 되었다. 연구자들은 원래 이러한 조절 코드와 코돈을 포함하는 단백질 템플릿 코드가 서로 독립적으로 작동한다고 생각했지만, 더 이상 그렇게 생각하지 않게 되었는데, 이러한 코드는 "동요" 염기에 내장되어 있었기 때문이다.
.RNA는 아미노산들로 변환되는 세 쌍의 핵산(코돈)으로 구성된다.
이중 암호의 발견
전사인자(transcription factors)들은 조절 부위(regulatory regions)라고 불리는 특정 부위의 유전자 안팎에 결합하여, 유전자를 켜고, 얼마나 빨리 작동해야하는 지, 얼마의 량으로 생성물을 생산해야되는 지를 조절하는 특수 단백질 기계들이다. 전사 시에 메신저 RNA(mRNA)는 유전자에서 생성되는데, 그중 일부는 단백질의 템플릿을 만드는 데 사용되고, 다른 일부는 기능적 또는 구조적 RNA(long non-coding RNAs, 긴 비암호화 RNAs라고 함)를 만드는 데 사용된다.
2013년에 활성 유전자들에서 전사인자가 결합하는 위치를 매핑한 연구가 발표되었다.[1] 연구자들은 결합 부위의 상당 부분이 코돈을 포함하고 있고, 코돈의 세 번째 염기에 아미노산 코딩 외에 특정 유형의 전사인자 결합에 대한 정보가 포함되어 있다는 사실에 놀랐다. 이 최초로 발견된 이중 사용 코돈(이중 암호)은 듀온(duon)으로 이름 붙여졌다. 사람의 경우 코돈의 약 15%가 이중 사용 코돈, 또는 듀온이라는 사실이 발견되었다.
연구는 엑손에 여러 개의 중복, 또는 병렬 암호가 존재할 뿐만 아니라, 이러한 암호가 실제로 개별적으로 또는 함께 작동한다는 것을 보여주었다.[1] 한 세트의 코돈이 단백질의 아미노산 순서를 지정하고 있으면서, 매우 동일한 DNA 철자 시퀀스는 단백질을 코딩하는 RNA 전사체를 만들기위해 필요한 세포기계(전사인자)가 유전자에 결합해야 하는 위치를 지정하고 있었다.
연구자들은 이 놀라운 발견을 요약하면서, "우리의 결과는 엑손 내 아미노산 암호와 동시에 조절 정보가 들어있는, 고도로 복잡한 유전체의 주요 기능적 특성을 나타낸다"며, "수신된 유전자 암호의 정보 구축은 추가 정보의 중첩에 최적화되어 있다"고 말했다.[1]
이중 코돈 암호 및 번역의 일시 중지
리보솜(세포핵 외부에 위치)을 사용하여 단백질을 만드는 데에 유전자의 mRNA 전사체 사본이 사용되므로, 단백질이 생성되고 리보솜의 터널과 같은 구조에서 흘러나오면서, 주기적인 일시적 중지가 발생한다.[2] 특정 시퀀스와 일시 중지 속도는 리보솜에서 조립 과정 중에 발생하는 단백질을 적절한 3차원 모양으로 접는데 있어서 매우 중요하다. 생산 중인 단백질이 합성되는 과정에서 통과해야 하는 리보솜 터널을 포함하여, 많은 유형의 세포 기계들이 이 접힘 과정을 지원한다. 단백질의 번역과 접힘이 서로 연결되어 있기 때문에, 이러한 과정을 ‘cotranslational(번역과 동시에 접힘)’이라고 한다.
.인간 세포의 구조
코돈 특이성(codon specificity)에서 cotranslational 개념을 설명하는 2014년의 한 중요한 연구에서, 연구자들은 코돈의 세 번째 염기의 변동성이 공학적으로 특별한 목적을 갖고 있는 것으로서, 비중복적이라는 것을 입증했다.[2] 이와 관련하여 코돈의 세 번째 염기의 특이성은 리보솜이 일시 중지하는 시점과 단백질 생성 속도를 조절하는 방법을 알려주는 것으로 해석되며, 이는 명백한 세포 언어의 일종이라는 사실이 발견되었다. 이것은 궁극적으로 단백질이 적절한 3차원 모양으로 접히는 데 영향을 미치고 있었다.
따라서 코돈은 단백질을 만드는데 있어서 어떤 특정 아미노산을 추가해야 하는지에 대한 정보를 제공할 뿐만 아니라, 해당 코돈의 변이체(variant)도 여러 수준에서 단백질의 접힘을 조절하는 데 필요한 정보를 제공하고 있었다. 따라서 동일한 DNA 영역에 서로 다른 언어로 인코딩된 두 가지 정보 세트(이중 암호)가 들어있었던 것이다. 논문의 연구자들은 "이중 번역(해독)을 통해 단백질의 기본 구조를 조립하는 동시에, 번역 과정을 일시 중지하여, 추가적인 접힘 제어를 가능하게 한다"고 지적하고 있었다.[2] 한때 무의미한 중복, 또는 동요로 여겨졌던 것이 이제 정확히 그 반대인 것으로 입증되었던 것이다. 실제로 연구자들은 "코돈의 중복이 '퇴보'라고 말했던 것은 잘못된 것이었다“고 말하고 있었다.[2]
이 연구 논문의 저자들도 이러한 명백한 독창성에 감탄하면서, 자신들도 모르게 지적설계 맥락으로 자신의 연구 결과를 언급하고 있었다. 그들은 이렇게 말했다 :
기본 유전자 코드의 중복성을 통해, 독립적인 코드(암호)가 추가되고 있었다. 적절한 번역기 및 알고리즘 프로세서와 결합하여, 여러 차원의 의미 및 기능이 동일한 코돈 문자 안에 설치되어 있었다.[2]
이러한 유형의 전문 용어는 본질적으로 매우 복잡하고, 해석적이며, 컴퓨터와 같은 어떤 설계된 공학적 기계를 표현하는데 사용되는 용어로, 이는 무작위적 과정의 결과가 아니라, 고도의 지성에 의해서 설계되고 엔지니어링 된 것임을 가리키고 있는 것이다.
전사 속도를 조절하는 코돈 내의 암호
2016년에 발견된 또 다른 발견에 따르면, 코돈의 세 번째 염기는 유전자 전사 속도와, 유전자로 만든 mRNA 사본 수준, 생성되는 단백질의 양을 조절하고 있었다.[3] 즉, 유전자에서 생성되는 mRNA 생산량은 코돈의 특정 DNA 염기서열과 직접적인 관련이 있었다.
자동차의 크루즈 컨트롤(cruise control) 메커니즘이 속도를 조절하는 것처럼, 유전자 전사는 세포에서 고도로 제어되고 조절되어야 한다. 유전자가 제대로 조절되지 않으면, 세포 기능 장애로 인해 질병이 발생하거나, 사망에 이르게 된다. 전사를 제어하는 유전자 안팎의 다른 많은 유형의 DNA 코드 외에도, 이제 세 번째 염기를 포함한 특정 코돈 서열이 전사 속도를 조절하여, 유전자 조절에 핵심적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌다.
또한 DNA가 감겨져서 포장되는 히스톤 단백질의 특정 후성유전학적 표지(epigenetic mark, H3K9me3라 불려짐)는 전사 시에 코돈 사용에 영향을 미치는 상호 작용 메커니즘이었다. 따라서 내가 이전 글에서 설명했듯이, 히스톤 후성유전학 코드는 유전자의 특정 코돈과 상호 작용을 하여, 전사 속도에 영향을 미치고 있었다.[4]
하지만 이 연구를 발표한 과학자들에게 더욱 놀라운 사실은 유전체의 코돈 특이성과 사용은 완전히 다르게 영향을 미치지만, 서로 연결되어 있어서, 세포의 전사와 번역 두 과정에 영향을 미치고 있었다는 사실이었다. 저자들은 이렇게 말했다 :
코돈 사용은 번역 및 전사 과정 모두에 맞추어져 있고, 코돈 정보는 전사를 억제하거나 활성화하는 데 사용되는 DNA 인자의 형태로 전사 기계에 의해 읽혀진다. 대부분의 알려진 전사 조절 인자(regulatory elements)는 프로모터 영역(promoter regions)에 존재하지만, 우리의 결과는 코딩 서열도 전사 조절에 중요한 역할을 할 수 있음을 보여준다.[3]
번역 속도를 조절하는 코돈 내의 암호
코돈의 중복 코드(이중 암호)는 유전자가 mRNA로 복사될 때, 전사율에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 번역 속도(단백질 생산)에도 영향을 미친다. 2018년 연구자들은 리보솜 기계에서 단백질 생성 속도를 제어하는 또 다른 중복 코돈 암호 세트를 보고했다.[5]
이 연구는 코돈의 세 번째 염기에 있는 한 추가 암호가 세포의 단백질 생산의 전반적인 효율성과 관련이 있음을 보여주었다. 많은 유전자들로부터 많은 단백질들이 한꺼번에 만들어지기 때문에, 각 유형의 단백질에 할당된 기본 자원(resources)이 중요하다. 이러한 기본 자원 중 하나는 전달 RNA 또는 tRNA라고 불려진다.
전달 RNA(tRNA)는 일반적으로 길이가 76~90개의 뉴클레오티드인 RNA로 구성된 특수 어댑터 분자(adaptor molecules)로, mRNA와 단백질의 아미노산 서열 사이의 물리적 연결 역할을 한다. tRNA는 지정된 아미노산을 단백질 합성 기계인 리보솜에 전달함으로써 이를 수행한다. 지정된 아미노산에 부착된 tRNA의 3-뉴클레오티드 안티코돈(three-nucleotide anticodon)에 의해 mRNA의 3-뉴클레오티드 코돈이 보완되면, mRNA 코드를 기반으로 리보솜에서 단백질 합성이 가능해진다.
여러 제품들을 만드는 공장과 마찬가지로, 모든 조립 라인에는 정확한 부품들이 꾸준히 공급되어야 하며, 이와 관련된 프로세스는 완벽하게 조율되어야 한다. tRNA는 단백질이 합성될 때, 리보솜에 정확한 아미노산들을 제공하는 단백질 조립 과정의 핵심 부품이다. 이러한 복잡한 조정과 자원 분포는 코돈의 세 번째 염기에 의해 영향을 받는다. 따라서 코돈의 세 번째 염기는 정확한 양의 지정된 단백질을 생성하기 위해, 정확하게 코딩되어야 하고, 미세 조정되어야만 한다.
밝혀진 바에 따르면, 고도로 발현되는 단백질 코딩 유전자는 빠른 번역 속도를 위해 최적의 코돈을 사용하는 반면, 저수준으로 발현되는 유전자는 단백질 조립 과정을 제한하거나 하향 조절하는 코돈을 사용한다. 전반적인 효과는 사용 가능한 tRNA와 아미노산 자원에 따라 세포 내 단백질 생산이 매우 최적화되고 효율적으로 된다는 것이다. 실제로 이 논문의 저자들은 이러한 전반적인 반응을 "프로테옴(총단백질) 전반의 번역 효율(proteome-wide translation efficiency)"이라고 부르고 있었다.[5]
결론
진화론의 주요 주장 중 하나는 특정 유형의 DNA 염기서열이 자유롭게 돌연변이를 일으켜, 생물이 새로운 기능을 개발하고, 자연이 이를 선택하거나 거부하여, 진화할 수 있었다는 것이다. 이 다소 미스터리한 개념은 전통적으로 코돈의 세 번째 염기에 있는 유전자의 단백질 코딩 영역에 적용되어 왔다. 과학자들은 코돈의 세 번째 염기에서 변이(variation)를 처음 발견했을 때, 그 변이를 중복적인 것으로 치부하여, 코돈 퇴보(codon degeneracy, 코돈 축퇴)라는 아이디어를 이끌어냈다.
더 중요한 것은, 그들은 이러한 퇴보 부위가 진화가 일어나기 위한 유전자의 기계적 위치라고 생각했다는 점이다. 만약 코돈의 세 번째 염기가 최종적으로 중립적일 수 있다면, 즉 세 번째 염기가 기능을 하지 않는다면, 돌연변이와 진화가 자유로울 수 있을 것이라고 생각했다. 사실, 이러한 아이디어는 중립적 진화 모델 이론의 토대를 마련했었다.[6]
그러나 코돈 퇴보에 대한 이러한 전체 아이디어는 이제 완전히 기각되었다. 왜냐하면 지정된 코드의 최소 4개의 서로 다른 층들이 세 번째 염기를 포함하여 한 코돈에 내장될 수 있기 때문이다. 결국 코돈의 세 번째 염기에서 실제로 돌연변이가 발생한다면, 이전에 알려지지 않았던 암호의 파괴가 일어나는 것이며, 이는 해로울 것이므로, 돌연변이를 용납하지 않을 것이다.
진화론자들의 무지로 인해서, 수십 년 동안 중복/퇴보로 분류되고, 그들에게 희망이 되어, 진화를 위한 실행 가능한 메커니즘으로 홍보되어 온 것이 완전히 잘못된 주장이었고 무지였다는 것이다. 이러한 일련의 놀라운 발견들은 창조주이신 예수 그리스도의 놀라운 독창성을 나타내는 것이다. 이제 알게 된 것처럼, 코돈의 세 번째 염기는 코돈 안에 다른 암호가 내장되어 있는 것이기 때문에, 무작위적 과정으로 변경될 수 없다. 한 세트의 코드는 유전자 내부에서 DNA에 결합하여 유전자의 발현을 조절하는 세포 기계(전사인자라고 함)들을 지정해주고, mRNA 전사체의 생성 속도도 지정하고 있었다. 또 다른 코돈의 세트는 리보솜에서 단백질 생성 속도(번역)와, 단백질들이 생성되고 리보솜 터널(ribosome tunnel)에서 빠져나가는 과정을 구체적으로 결정하고 있었다. 그리고 또 다른 코돈 코드는 단백질 생산에서 아미노산 자원을 최적화할 수 있도록 하고 있었다.
과학자들은 유전자 코드(암호)의 전반적인 복잡성을 이해하기 위해 고군분투하고 있다. 그리고 이제 단백질 코딩 영역에 있는 많은 유전자들이 동일한 염기서열 내에 여러 개의 중복 코드(이중 암호)를 포함하는 영역을 갖고 있다는 사실을 알게 되었다. 가장 현명한 컴퓨터 프로그래머조차도 유전자 코드의 놀라운 정보 밀도와 극도의 복잡성에 근접할 수조차 없다. 전문적인 인간 컴퓨터 프로그래머는 단일 지시문으로만 코드 한 줄만 작성할 수 있을 뿐이다.
동일한 정보 시퀀스에서 최대 4개의 서로 다른 계층의 명령어가 들어있는 극도로 극도로 복잡한 유전자 코드에 대한 합리적 설명은 초월적 지혜와 능력의 창조주가 계심을 가리키는 것이다.
References
1. Andrew B. Stergachis et al. “Exonic Transcription Factor Binding Directs Codon Choice and Affects Protein Evolution,” Science 342, no. 6164 (2013): 1367–1372.
2. David J. D’Onofrio and David L. Abel, “Redundancy of the Genetic Code Enables Translational Pausing,” Frontiers in Genetics 5, no. 140 (2014).
3. Zhipeng Zhou et al., “Codon Usage is an Important Determinant of Gene Expression Levels Largely Through Its Effects on Transcription,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 113, no. 41 (2016): E6117–E6125.
4. Jeffrey P. Tomkins, “Epigenetic Mechanisms: Adaptive Master Regulators of the Genome,” Acts & Facts, July/August 2023, 14–17.
5. Idan Frumkin et al., “Codon Usage of Highly Expressed Genes Affects Proteome-Wide Translation Efficiency,” Proceedings of the National Academy of Sciences 115, no. 21 (2018): E4940–E4949.
6. Jeffrey P. Tomkins and Jerry Bergman, “Neutral Model, Genetic Drift and the Third Way - A Synopsis of the Self-Inflicted Demise of the Evolutionary Paradigm,” Journal of Creation 31, no. 3 (2017): 94–102.
* Dr. Tomkins is a research scientist at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in genetics from Clemson University.
.Cite this article: Jeffrey P. Tomkins, Ph.D. 2024. Engineered Parallel Gene Codes Defy Evolution. Acts & Facts. 53 (5), 14-17.
*참조 : DNA에서 제2의 암호가 발견되었다! 더욱 복잡한 DNA의 이중 언어 구조는 진화론을 폐기시킨다.
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3차원적 구조의 DNA 암호가 발견되다! : 다중 DNA 암호 체계는 진화론을 기각시킨다.
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출처 : ICR, 2024. 8. 30.
주소 : https://www.icr.org/article/engineered-parallel-gene-codes/
번역 : 미디어위원회