[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.
시애틀 뉴스/핫이슈
한인 뉴스
- 타코마한국학교, 특별한 한국어 여름학교 캠프 연다
- KWA대한부인회 평생교육원 봄학기 수료식
- UW 한인 이수인교수 삼성호암상 받았다
- [하이킹 정보] 시애틀산우회 1일 토요정기산행
- [하이킹 정보] 워싱턴주 시애틀산악회 2박3일 캠핑
- [하이킹 정보] 워싱턴주 대한산악회 1일 토요산행
- <속보>아동성폭행 타코마 한인군인, 택시기사 살해혐의로도 기소돼
- 600명 ‘코리아 나이트’서 스트레스 확 날렸다(+영상,화보)
- K-SCAN 한인상공인 길잡이 역할 돋보인다
- [화보] 코리아나이트 신나고 재미있었다
- 벨뷰통합한국학교 전통혼례식 "참 멋있어요"(+영상,화보)
- “FWYSO 봄 연주회에 한인 여러분을 초대합니다”
- UW동아시아도서관, 김봉준 작가 초청 행사
- [기고-샘 심] 제44선거구 워싱턴주 하원의원에 출마하는 이유
- 오리건 한인, 어머니 숨지게 한 양로원에 1,000만달러 소송
- 한국 유명베이커리 파리바게뜨, 린우드점 드디어 내일 오픈한다
- [서북미 좋은 시-이춘혜] 나그네 길에 길동무
- 샘 심 시애틀한인회 부회장도 워싱턴주 하원 출마한다
- 시애틀 영사관, 중소벤처기업 지원협의체 개최
- 한인2세들이 시애틀 영자신문 인수했다
- 미국프로축구 열린 시애틀 축구장서도 "Korea"
시애틀 뉴스
- 오리건 해안 홍합채취 금지됐다
- 코스트코 핫도그 가격 '1.50달러' 안올린다
- 시애틀찾은 연방의무감 "고독은 전염병, 우리 모두 대처해야"
- 워싱턴주지사 출마한 퍼거슨장관 공직자 윤리위반 시비
- 워싱턴주 식당서 오늘부터 플라스틱용기 사용금지된다
- 워싱턴주 차나 주택 보험 왜이리 비싼가? "보험료 인상이유 밝혀라”
- 시애틀경찰국장은 ‘파리목숨’인가? 디아즈 국장 해임 놓고 논란
- 아마존 드론 장거리 배송 승인 얻었다
- 애드리언 디아즈 시애틀 경찰국장 잘렸다
- 시애틀지역 집값도 큰 폭으로 올랐다
- 워싱턴주 10대 소년 하이킹중 400피트 절벽 아래로 추락했는데 경미한 상처만
- 빌 게이츠 전처 멀린다, 여성 인권단체에 10억달러 기부
- 시애틀지역 정신질환자 자연환경서 치료한다
뉴스포커스
- 이준석 "여당이 '김정숙 특검법' 발의?…두 글자로 줄이면 생쇼"
- 큰 싸움 예고한 의협…"4~7일 총파업 회원투표"
- 5㎏짜리 '오물풍선' 서울서만 96개…차량 유리도 파손
- "밀양 여중생 성폭행범, 딸 낳고 맛집 운영…백종원도 방문"
- 개혁신당 이기인 "사망 훈련병 지휘관 ○○○ 중대장"…실명 공개
- 프로야구 한화, 제14대 사령탑에 김경문 감독 선임…3년 총액 20억
- 조국 WSJ 인터뷰 "감옥 가면 당이 내 일 대신해줄 것"
- 베트남 하노이 호텔서 한국인 여성 피살…韓남성 용의자 체포
- 임대료 저렴한 '사회주택' 비율 8.9%…한국 OECD 국가 중 '9위'
- 김호중 차량에 길 동승 논란…음주운전 방조죄 어떨 때 적용되나
- 법인세 부진에 또 '세수 펑크' 비상…중간예납·추계 방식 손볼 듯
- '주점 간판' 달고 불법 게임장 운영한 30대 우즈벡 여성 체포
- 라운드 예약도 앱으로 손쉽게…선호도 1위는 '카카오골프예약'
- "때려죽일…누굴 가르친다고" 얼차려 사망 동료 훈련병 父 분노
- 野 "22대 국회 '해병대원 특검법' 재발의 촉구…반드시 통과 시킬 것"
- “의사는 자기 역할에 충실한 전문가일 뿐…돌아올 명분 달라”