바이오인

새롭게 탄생하는 유전학 생물모델

[목차]

1. 모델 생물의 탄생
2. 모델 생물을 넘어서
3. 새로운 유전학 생물 모델
4. 결론
5. 참고문헌

[요약]
모델 생물을 중심으로 진행된 현대 생물학은 게놈 프로젝트가 밝혀낸 유전자 서열의 기능과 네트워크를 규명하였고 , 상당수의 유전자가 서로 다른 종에서 보존되어 있음을 밝혀냈다 . 그러나 몇 가지 종에서 규명된 유전정보로는 지구상에 존재하는 생명체의 다양성과 진화를 충분히 설명하기 어려웠다 . 최근 급속도로 발전하고 있는 시퀀싱 기술과 CRISPR 기반 유전체 조작

기술은 불과 몇 년 전까지 모델 동물에서만 가능했던 기능 유전학 연구를 다양한 종으로 확장시켰다 . 본 보고서에서는 모델

생물이 어떻게 정의되고 , 활용되었는지 예쁜꼬 마선충의 사례를 중심으로 살펴보았고 , 유전체와 CRISPR 기술 등을 기반으로 새로운 유전학 모델로 떠오르는 몇가지 생물을 소개하였다 . 새로운 생물들이 조명되면서 유전학 연구는 모델 생물 중심에서 지구 전반의 생물을 다루는 새로운 유전학으로 점차 나아갈 것으로 기대된다

[내용]

모건이 학생에게 초파리를 이용하게 한 이유는 셔머혼 홀에 있는 자신의 실험실이 워낙 비좁아서였다 . 동물학자로서 구식

교육을 받은 모건이 비둘기와 닭 , 불가사리 , 쥐 , 노란 생쥐 등을 키우느라 실험실은 발 디딜 틈이 없었다.

조너던 와이너 <초파리의 기억>

1. 모델 생물의 탄생

자크 모노 (Jacques Morod) 의 대장균에게 진실인 것은 코끼리에게도 진실이다 라는 말은 현대 분자생물학 연구에 담겨 있는 핵심

전제 중 하나를 잘 드러낸다 . 대장균 같은 간단한 모델에서 유전자 코드의 실체 , DNA 복제 기전 , 유전자 발현의 조절 등과

같은 분자생물학의 핵심 기전이 규명되었고 , 대장균부터 복잡한 다세포 생물까지 관통하는 생물의 핵심 원리가 하나둘씩 밝혀졌다 . 세포의 작동원리가 상당히 밝혀진 현대에는 공학적 기법을 통해 세포를 만들어 내고자 하는 시도까지 등장하고 있지만 , 아직까지 유전자의 상호 작용이 만들어내는 복잡한 네트워크나 세포 내 물질의 수송과 같은 규명해야 할 많은 문제가 남아있으며 , 이러한 문제를 풀기 위해선 여전히 모델을 활용한 진실 ' 규명이 유효한 전략일 것이다 . 분명히 개체를 구성하는 공통

단위인 세포 나아가 그 기저에 있는 유전자의 작동까지 공통된 본질이 생명체에 존재하는 것은 진실 이다 그러나 지구상에는 같은 본질을 공유하는 다양한 생명체가 살고 있으며 , 이 들의 엄청난 다양성을 이해하기 위해선 다른 접근이 필요한 것 또한 진실일 것이다 .

그렇다면 어떤 다른 접근이 가능할까 ? 이 질문은 현대에 등장한 독창적인 질문이 아니다 . 다양한 과학자들이 자신들의 방식으로 이 질문에 답하려 했고 , 박테리아파지로 진실을 규명하던 시대에 예쁜꼬마선충 (Caenorhabditis elegans) 이 모델로 만들어진 과정은 흥미로운 답변 중 하나일 것이다

예쁜꼬마선충을 유전학 모델로 처음 사용하기 시작했던 사람은 시드니 브레너 (Sydney Bre n-ner) 라는 분자생물학자였다 .

브래너는 DNA 의 구조가 밝혀진 이후 크릭과 함께 DNA 염기서열을 암호화하는 방식에 대한 연구를 수행하였고 , 그 과정에서 triplet code 가설을 제안하였던 사람으로 , 분자생물학 초기 연구의 핵심에 있었던 사람이다 . 분자생물학 연구의 첨단에 있던 브레너는 분자생물학의 고전적인 질문들은 이제 거의 다 풀렸거나 곧 풀릴 것이므로 , 더 흥미로운 주제로 방향을 바꿔야 한다고 생각했다 (이러한 그의 도전적 성향은 예쁜꼬마선충에 주어진 2002 년 노벨상 수상 강연에서도 또 한 번 드러나는데 , 예쁜꼬마선충이 신경 , 발생 유전학 연구의 가장 중요한 모델로 자리잡아가고 있던 시기에 복어를 새로운 모델로 연구해야 한다고 주창한다.) 즉 , 유전자의 작동방식을 이해하는 것을 넘어 유전 암호가 생명체의 형질을 어떻게 조절하는지 규명해야 한다고 생각했다

그는 박테리오파지나 대장균에 없는 다세포 생물의 복잡한 특징 , 예를 들어 유전물질이 어떻게 생 명체를 구성하는지 (발생의 유전적 기반 ) 그리고 유전자가 행동을 어떻게 조절하는지 (신경계의유전적 기반 ) 등을 규명하기 위해 단순한 다세포 생물이 필요하다고 생각했다 . 다세포 생물을 이용하여 박테리오파지와 같은 연구를 하려면 낮은 확률로 유도되는 돌연변이를 찾기

위해 적은 비용으로 많은 자손을 확보할 수 있어야 했으며 , 빠르게 자손을 불릴 수 있도록 생활사 주기가 짧아야 했다 . 또한

또한 완전한 발생과정을 추적하기 위해선 세포 수가 많지 않아야 했다 .

...................(계속)

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