1-1-4. B형 유전자의 이중나선(Double Helix)을 풀다

1930년대와 1940년대에 걸쳐 분자생물학은 놀랄 만한 발전을 거듭했다. 과학자들은 유전성에 관한 물리적인 기초를 빠른 속도로 이해하게 되었고 세포의 감추어진 내부 메커니즘을 밝히는데 근접했다. 그들은 다음과 같은 사실을 알게 되었다.

(1)  유전 형질은 유전자(Gene)라는 뚜렷이 구별되는 실체에 의하여 조절된다.
(2)  유전자는 세포핵 안에서 발견되는, 실타래처럼 생긴 염색체²¹⁰⁾ 안에 있다.
(3)  유전자는 DNA로 만들어져 있다.

이와 같은 사실로 인해 과학자들은 분명히 이 DNA라는 분자를 들여 다 볼 필요가 생겼다. 그들은 원자 구조를 분석할 수 있는 새로운 도구와 기술을 이용하여 DNA 탐구에 박차를 가했다. “생명이란 무엇인가?”라는 질문에 해답을 찾기 위해 이제 세포 탐구에서 화학 물질 탐구 쪽으로 관심을 기울이기 시작한 것이다.
 

과학자들은 분석을 통하여 DNA 가 어떤 화학 성분으로 되어 있는지 알아냈다. 그 기본 골격을 이루는 것은 당(s=sugar), 인산(p), 그리고 4종류의 염기(bases)들이다. 이 기본 골격을 뉴클레오티드(Nucleotide)라고 부르고, 4종류의 염기는 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 티민(thymine), 시토신(cytosine)이라 부른다. 이중 나선형에서 한쪽이 A이면 다른 쪽은 T가 된다. 이런 식으로 A->T, T->A, G->C, C->G로 수소결합에 의해 짝을 이루는데 이를 상보성(complementarity)이라고 한다. 그러나 그 당시에는 어떻게 이 몇 종류의 작은 분자가 연결되어 큰 DNA 분자를 만드는지 알 수 없었다. 이 질문에 대한 답을 찾는 것은 사실 “어떻게 DNA가 무한한 정보를 저장하고 전달하는가?”를 알아내는 것과 같은 것이었다.

그 답은 1953년 젊은 두 과학자 미국 하버드의 왓슨(James Watson, 1928-)²¹¹⁾과 영국의 크릭(Francis Crick, 1916-2004)²¹²⁾, 그리고 런던대의 Maurice Wilkins²¹³⁾ 의 의해 밝혀졌다. 그들은 철사를 구부리고 용접해서 사람 키만한 분자 모델을 만들었다.²¹⁴⁾ 그 형태는 비교적 단순한 두 가닥으로 된 나선형 모델이었는데, 그 당시까지 알려진 DNA에 관한 모든 사실을 만족시키는 최적의 분자 모델이었다.²¹⁵⁾ 이것이 바로 오늘날 잘 알려진 오른쪽 방향으로 꼬인(Right-handed) B형 유전자의 이중나선(Double helix)216)이다. 이들은 이 모형을 네이처지에 발표한 이후 그 업적으로 1962년 노벨생리의학상을 받았다²¹⁷⁾. 굽은 모양의 나선형 계단에서 우아한 모양의 굽은 난간 위치에는 당과 인산이 교대로 배치되어 있고 계단의 디딤판에 해당하는 위치에는 각각 한 쌍의 염기가 결합되어 있다. 이 구조의 발견으로 역사적 전환이 일어났으며 유전자 조작의 새로운 시대가 펼쳐지게 되었다. 따라서 1953년부터 2003년까지를 Double helix 50주년으로 기리고 있다. 다음 사이트에서 이중나선에 대한 자세한 내용을 연구해보라.
http://nobelprize.org/medicine/educational/dna_double_helix/