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작성자 : 이정구 작성자ID : jk0620 조회 : 21 추천 : 2

작성일 : 2004-01-06

재미 여과학자 새 염기판독법 개발/게놈 프로젝트의 빈 구멍을 메우다

재미과학자 새 염기판독법 개발/기존 게놈 프로젝트의 ‘빈 구멍’을 메우는 새로운 염기서열 판독법을 개발했다. DNA의 염기서열을 판독하는 기존 방법 대신 A, G, T, C 간의 질량 차를 활용하는 방법을 제시했다. 이는 게놈 프로젝트는 99.96%의 정밀도로 인간의 ‘유전자 지도’를 그려냈지만, 전체적인 유전자 지도를 얻는 연구보다 미세한 유전자 분석으로 돌연변이나 질병의 원인을 밝히는 연구의 필요성의 결실이다.

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자료1.
http://www.chosun.com/w21data/html/news/200312/200312180457.html

재미과학자 새 염기판독법 개발
재미 한국인 과학자가 기존 게놈 프로젝트의 ‘빈 구멍’을 메우는 새로운 염기서열 판독법을 개발했다. ‘게놈 프로젝트’는 1990년부터 미국 에너지성(省)이 주도한 유전자 염기서열 지도작성 프로젝트로 지난 2000년 1차 지도 초안이 발표된 바 있다.
미국 컬럼비아대 유전자센터에 근무하는 김소빈(金昭賓·여·32·) 박사는 권위 있는 과학잡지 ‘네이처 리뷰 지네틱스(Nature Reviews Genetics)’ 최근호에 실린 연구논문을 통해, 질량분석기와 새로운 DNA(디옥시리보핵산) 정제법을 활용한 염기서열 판독법을 발표했다.

김 박사는 형광염료를 이용해 아데닌(A), 구아닌(G), 티민(T), 시토신(C) 등 DNA의 염기서열을 판독하는 기존 방법 대신 A, G, T, C 간의 질량 차를 활용하는 방법을 제시했다. 또 단백질의 일종인 스트렙타비딘과 비오틴의 상호 작용을 이용, 필요 없는 DNA와 효소 찌꺼기의 영향을 받지 않고 원하는 DNA의 염기서열만 정밀하게 알아낼 수 있는 새 DNA 정제법도 소개했다.

전문가들은 김 박사의 판독법으로 게놈 프로젝트가 미처 잡아내지 못했던 미세한 유전자 돌연변이들을 포착할 수 있는 돌파구가 마련될 것으로 보고 있다. 또 김 박사의 판독법은 대장암, 유방암 등 각종 질병에 걸릴 확률이나 걸리기 쉬운 병의 종류 등을 알아내는 데도 크게 기여할 전망이다.
김 박사는 본지와의 전화통화에서 “이번 판독법이 게놈 프로젝트에 이용된 기존 판독법보다 2~3배 정확한 결과를 얻을 수 있음이 실험을 통해 확인됐다”고 말했다.
또 ‘G-C 엉킴(G·C compression·G와C가 엉켜 염기서열 판독 때 정확한 형태를 알 수 없게 되어 버리는 현상)’ 등 기존 생명과학자들이 고민하던 문제도 해결했다고 김 박사는 밝혔다.

게놈 프로젝트는 99.96%의 정밀도로 인간의 ‘유전자 지도’를 그려냈지만, 정작 질병의 원인을 알아내는 데 필요한 미세한 유전적 차이나 돌연변이를 밝혀내지는 못했다.
김 박사는 “대장암을 일으키는 유전자 돌연변이의 경우, 돌연변이가 있을 것으로 예상되는 일부 DNA 조각만을 정밀하게 분석해 대장암의 유전적 원인을 분석할 수 있다”며 “상용화도 추진 중”이라고 밝혔다.
김선영 서울대 생명과학부 교수는 “최근 전체적인 유전자 지도를 얻는 연구보다 미세한 유전자 분석으로 돌연변이나 질병의 원인을 밝히는 연구가 더 활발하다”며 “이 같은 연구에 큰 힘을 실어주는 연구 결과”라고 말했다. 김 박사는 96년 서울대 화공학부에서 석사학위를 받고 2001년 미국 컬럼비아대에서 박사 학위를 받은 뒤 같은 대학 유전자센터에서 박사후과정을 밟고 있다.

(백승재기자 whitesj@chosun.com )

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#1.김 박사는 형광염료를 이용해 아데닌(A), 구아닌(G), 티민(T), 시토신(C) 등 DNA의 염기서열을 판독하는 기존 방법 대신 A, G, T, C 간의 질량 차를 활용하는 방법을 제시했다.

게놈 프로젝트의 성과가 형광염료에 의한 방법이였다면 이번 김박사의 질량차이에 의한 방법은 기존의 방법에서 제시하지 못한 미세한 부분도 감지할 확률이 대단히 높다. A, G, T, C 각개의 요소에는 고유한 질량값이 있으리라.
예를 들어 ‘G-C 엉킴(G·C compression·G와C가 엉켜 염기서열 판독 때 정확한 형태를 알 수 없게 되어 버리는 현상)’ 에 대하여 G와 C 의 고유질량 값을 알면 서열적으로 '-G-C- ' G의 앞부분과 C의 뒷부분과의 관계에 있어서 명확히 '-G-C- '인지 '-C-G-' 인지를 주위에 영향을 받지 않고도 가려낼 수 있으리라.
만약에 아데닌(A) 주위에 필요 없는 DNA와 효소 찌꺼기을 구분하는 척도는  A, G, T, C 의 고유질량값을 찾아서 '-A ' 다음 서열(ring)은 명확히 알려진 질량(A, G, T, C 의 고유질량값)만을 선택하면 될 것이다.

염기서열이 분명히 존재한다면 그것은 A, G, T, C 의 고유 질량값만으로 연속될 것이기 때문이다. 만약에 이 원칙에 위배되는 ‘G-C 엉킴' 따위 등이 나타나면 고유질량값을 찾아내는 일이 우선일 것이다. 그리고 이상스런 관계들(G-C 엉킴) 등이 반드시 염기서열에 필요악으로 존재해야 한다면 미세한 유전자 분석으로 돌연변이나 질병의 원인을 밝히는 연구에 결정적인 단서를 제공할 것이다.

순서수를 철저히 지켜야 하는 고전적인 마방진 말고도 일반적인 mss(magic square system)는 두개 이상의 마방진(ms)에 대해 '행렬식 가감승제 연산'으로 표현될 수 있으니 전반적으로 비순서적이다.

보기1. (고전적인 마방진은 순서수을 지님)

01 02 15 16
13 14 03 04
12 07 10 05
08 11 06 09

보기1.을 '4차 마방진'이라 불린다. 가로.세로.주대각선의 합, 곧 'magic sum=34'이다. 보기1.의 숫자들은 'A, G, T, C ' 의 고유한 질량값일 수 있다. 보기1.의 순서수를 따라  DNA의 염기서열을 재배치 해보도록 하자.

1 에서 16까지 순서수에 염기서열을 대입하여 보자.
1 2 3 4/5 6 7 8/9 10 11 12/13 14 15 16

2행30억 행렬. 행(x)=염기쌍, 열(y)=염기서열

A G T C/ A G T C/ A G T C/ A G T C
T C A G/ T C A G/ T C A G/ T C A G

보기2.

AGTC
AGTC
CTGT
CTGA

보기2-1.

TCAG
TCAG
GACA
GACT

보기2.와 보기2-1.은 서로 염기쌍을 이룬 대칭면이다. 보기2.과 2-1. 에서도 질량의 magic sum 이 어김없이 나타날 것이다. 그렇다면 보기1.(ms 1.)에 대하여 대칭 마방진이 존재할까?(글쎄다)
만약에 대칭 마방진이 존재해야 한다면 그것은 역순이 아니면 새로운 대응 ms 2.이다.

그 결과는 다음과 같다.
4차 마방진(magic sum=34)

보기1. ms 1.(순서수)

01 02 15 16
13 14 03 04
12 07 10 05
08 11 06 09

보기1-1. ms 2.(순서수)

04 11 06 13
14 05 12 03
15 08 09 02
01 10 07 16

ms(1+2)=ms 3.( 비순서수)

05 13 21 29
27 19 15 07
27 15 19 07
09 21 13 25

염기쌍의 미스테리는 바로 mss의 쌍에서 나온 것인지도 모른다. 물론 이에 대한 고찰은 추후로 설명해 보겠다.

게놈프로젝트의 DNA의 염기서열을 판독하는 기존  형광염료를 이용한 방법 보다  A,G,T,C 간의 질량 차를 활용하는 방법이 magis sum의 조건에 충실한 것으로 보아 그 정확도가 미세한 유전적 차이나 돌연변이를 포착할 수 있는 돌파구가 마련될 것으로 보여진다. 보기2. 만으로 보아서는 염기서열이  왜 보기2. 처럼 엉키고 뭉쳐있는지 알길이 없다. 그 내면에 보기1.과 같은 ms가 존재한다는 알고리즘을 이해하면 그 염기순서에는 질량값에 충실한 조건이 내재돼 있음을 알 것이다. 바로 이점을 잘 인식하면,

#2.게놈 프로젝트는 99.96%의 정밀도로 인간의 ‘유전자 지도’를 그려냈지만, 정작 질병의 원인을 알아내는 데 필요한 미세한 유전적 차이나 돌연변이를 밝혀내지는 못했다.

/이런 푸념을 사라질 것이다. 게놈 프로젝트는 99.96%의 염기서열에서 5만여개의 유전자 정보는 마치 보기1.과 같은 mss의 숫자덩어리일 확률이 높다. 고로 이번 '김소빈 박사'가 'A, G, T, C ' 의 고유한 질량값으로 본 염기 질량의 차이에 의한 판독법의 개발은 염기서열의 mss적 구조을 탐색하는 계기가 되리라 보여진다.

http://jk0620.tripod.com/golitzin.mid

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