[생활속과학] 옐로스톤 온천의 기적…코로나19 잡는 첨병될 줄이야
- 22-02-13
극한미생물 속 '고온 DNA 중합효소'…PCR 효율화의 키
"살균을 위해서 끓는 물에 삶아주세요."
강한 열을 가하는 것은 약품 없이 가장 쉽게 할 수 있는 미생물을 제거할 수 있는 방법이다. 하지만 여기에도 예외가 있으니 '극한 미생물'이다. 일부 미생물은 물이 끓는 온도보다 높은 120도(℃)에서도 살아남는 경우가 있다.
생물은 높은 산성이나 염기성 환경, 어느 정도 범위 바깥의 온도, 고염분 등에서 살아남기 어려운 것으로 여겨졌다. 이러한 원인으로 주로 언급되는 것이 단백질 변성에 따른 효소 활성 저하다. 예를 들어, 온도가 높아져 효소 단백질이 기능을 상실하면, 생명 활동이 어렵기 때문이다.
이런 상식은 1960년대에 깨진다. 토마스 브록(Tomas D. Brock)이라는 미국의 미생물학자가 옐로스톤 국립 공원의 온천지역에서 고온 박테리아를 발견·분리하면서다. 이 발견은 1967년 국제 학술지 '사이언스'(Science)에 발표되어 과학계의 이목을 끌게 된다. 이후 브록 박사의 연구는 '극한 미생물'에 대한 연구로 이어진다.
극한 미생물은 대부분의 생명체가 살기 어려운 환경에서도 대사, 번식 등 생명활동이 가능하다. 또 이러한 생명 활동을 효율적으로 진행하기 위한 생체 촉매인 극한 환경에서 작용하는 효소도 가지고 있다.
이 연구는 한 학자의 상식을 깨는 '기초 연구'에 머무를 수도 있었다. 향후 이 발견은 지금은 상업적으로 쓸모없어 보이지만, 큰 파급 효과를 낼 수 있는 '기초과학의 잠재력'을 증명하는 대표적인 사례가 된다.
브록 박사가 발견한 T.아쿠아티쿠스(Thermus Aquaticus)에서 발견된 효소가 DNA 증폭에 유용하다는 점이 드러났기 때문이다.
현재 코로나19 진단에서 활약하고 있는 PCR의 본래 이름은 '중합 효소 연쇄 반응'(Polymerase chain reaction)이다.
1980년대에 현재 PCR로 발전하는 DNA 증폭 기술은 첫 발걸음을 떼는 단계였다. PCR은 가열과 냉각을 반복하며, 소량의 DNA 조각을 2의 제곱으로 늘리는 과정을 반복한다. 우선 주어진 DNA 이중나선에 열을 가해 분리, 2개의 DNA 사슬로 만든다. 2개가 된 사슬은 주물 제작 과정의 주형의 역할을 한다. 각 사슬에 DNA 중합 효소가 DNA 분자 조각을 가져다 붙여 새로운 이중나선을 만들어 낸다.
처음에 1개였던 이중나선이 나선 해체-복제의 과정을 거쳐 2개의 나선이 되는 것이다. 이 과정을 사이클(주기)이라고 부른다. 매 사이클에서 DNA의 양은 2배로 늘어나게 되는데, 분석에 필요한 양을 얻기 위해 40~50번까지 진행되는 경우도 있다.
문제는 DNA 사슬을 분리하는 과정에서 90도 이상의 고온이 필요하다는 것이다. 온도를 올리는 것은 문제가 없으나, 일반적인 대장균에서 추출한 DNA 중합효소는 해당 온도에서 변성되어 활성을 잃기 때문이다. 따라서 매 사이클마다 가열한 실험 튜브를 열고, 대장균의 중합효소가 작용할 수 있는 낮은 온도로 낮추고, 효소를 새로 넣어주고, 반응을 기다린 뒤, 다시 튜브의 온도를 높이는 작업을 반복해야 했다.
연구진은 1970년대에 발견된 T.아쿠아티쿠스의 DNA 중합효소는 높은 온도에서도 활성을 잃지 않는다는 점에 착안해 실험에 착수. DNA 증폭을 효율화하는 데 성공한다.
이후 PCR은 발전을 거듭해, 분자생물학의 대중적인 도구가 되었다. 이때의 기술을 바탕으로 인류는 유전자 분석을 할 수 있게 되었고, 분석에서 얻은 지식을 바탕으로 유전자 편집의 영역에도 다다랐다. 또 유전자 분석 기술은 인류가 코로나19라는 감염병을 효율적으로 대응하는 수단이 되기도 했다. 어느 과학자가 온천을 바라보며 시작된 기초연구가 세상을 바꾸고, 사람을 살리는 결과로 이어진 것이다.
기사제공=뉴스1(시애틀N 제휴사)
등록된 댓글이 없습니다.
목록시애틀 뉴스/핫이슈
한인 뉴스
- KWA대한부인회, 여름방학 청소년 아카데미 개설한다
- 시애틀한인회 22일 유급병가세미나 참석자에게 농구표준다
- 짓긏은 날씨속 제 74주년 6ㆍ25기념식 치러졌다(+영상,화보)
- 페더럴웨이 한인회 “어르신 여러분, 100세까지 건강하시길”
- 레드몬드 한식당‘본 설렁탕’슬러시 냉면, 삼계탕 개시
- 린우드 베다니교회 ‘여름성경학교’운영
- [시애틀 수필-염미숙] 메모리얼 벤치
- [신앙과 생활-김 준 장로] 양심과 구원(1)
- 서은지총영사, 코리아나이트 시구 외교부 유튜브채널로 제작돼(+영상)
- 시애틀한인회,유급병가 세미나 개최한다
- [하이킹 정보] 시애틀산우회15일 합동산행
- [하이킹 정보] 워싱턴주 시애틀산악회 15일 산행
- [하이킹 정보] 워싱턴주 대한산악회 15일 토요산행
- 삼성 이재용, 시애틀서 아마존 CEO만나
- “한인상공인 여러분,그랜트나 대출기회 넘쳐요”
- “22일 베냐로야홀서 무료 공연 즐기세요”
- “전주서 열리는 세계한인비즈니스대회 신청하세요”
- 한인학부모회 미술대회서 리아 최,엠마 양 ‘대상’
- 서북미문인협회 20회 뿌리문학신인작가상 공모한다
- 창발 한인들 참여하는 자선기금마련 테니스대회 개최한다
- “시애틀 한인여러분, 호주와 뉴질랜드여행 어때요?”
시애틀 뉴스
- "왜 이리 비싸" 커피 던진 남성…시애틀여사장, 망치 꺼내 차유리 '쾅'[영상]
- 시애틀 이번 주 80도 돌파하며 더위온다
- 미국 시민권자 불체 배우자도 합법체류 허용한다
- 안전사고 수차례 낸 보잉, 미 의회서 CEO가 사과한다
- 사고뭉치 보잉, 새로운 CEO찾기도 어렵다
- 차량공유기사가 술취한 여성승객 성폭행했다 총맞아
- 시애틀은 은퇴 없이 일해야 하는 도시인가?
- 오리건서 놀이기구 고장나 이용자 30분간 공중에 '거꾸로'
- 빌 게이츠 "차세대 원전에 1.4조 투자…향후 추가 투입"
- 미 패스트푸드 업계, 고물가 속 "5달러" 메뉴로 가격인하 경쟁
- 시애틀 날씨 하루새 비, 바람, 우박, 햇빛까지(영상)
- 워싱턴주 야키마지역 농장 가뭄으로 벌써부터 물부족
- 워싱턴주 의료용 마리화나 판매세 없어졌다
뉴스포커스
- 선 넘은 러시아에 우크라 무기 지원 재검토로 '맞불'…한러관계 급속 냉각
- 尹 "중앙-지방정부, 법인·소득세 반반 가르고 권한도 많이 줘야"
- 경주, 내년 APEC 개최지로 사실상 확정…"문화·관광자원 우수"
- '대왕고래' 세계 최대 엑슨모빌이 추가 검증…'동해 유전' 의혹 털어낼까
- '위자료 가집행' 카드 손에 쥔 노소영…최태원-김희영 어느 쪽에 쓸까
- 의협, 임현택 빠진 '특위' 출범…정부와 대화 숨통 트이나
- '해병대원 특검법' 野단독 법사위 소위 통과…21일 입법청문회
- "자영업자 죽으라는 소리"…최저임금 업종구분 폐지 추진에 소상공인 규탄
- 나스닥상장 나선 김준구 네이버웹툰 대표, 현금보너스 415억원 받는다
- '성 상납 발언' 피소된 김준혁, 이대 상대 법적 대응 나선다
- "어디 숟가락 얹느냐"…박세리 부친 논란에 '손흥민 父' 재조명
- 한동훈, 23일 '당대표 출마' 선언 유력…여의도 사무실 임대
- 尹 "인구 국가비상사태…'자녀=부채' 아니다"
- "한동훈 당대표 막자" 교집합에서 만나는 나경원과 친윤
- KBO 역대급 흥행에…세븐일레븐 야구 카드 '품절 대란'
- '금융 외길인생' 은행의 대변신…여권부터, 여행예약까지 '다' 된다