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생물·생명
Q. 유전자 치료가 기존 치료법과 다른 점은 무엇인가요?
유전자 치료는 질병의 근본 원인을 치료한다는 점이 기존 치료법과 가장 큰 차이입니다.즉, 기존 치료법이 증상을 완화하거나 병을 관리하는 것이 목적이었다면, 유전자 치료는 질병을 일으키는 유전자 자체를 교정하거나 대체하는 방식인 것입니다.즉, 기존 치료법들은 질병의 결과에 초점을 맞추기 때문에, 만성적이거나 유전적 결함으로 인해 발생하는 질환에 대해서는 평생 관리가 필요하거나 완치가 어려운 경우가 많습니다. 반면 유전자 치료는 문제가 되는 유전자를 정상적인 유전자로 대체하거나, 유전자 편집 기술로 결함 있는 유전자를 직접 교정하는 것이죠.결론적으로 유전자 치료는 단 한 번의 시술만으로도 병을 완치에 가깝게 만드는 장기적인 효과를 기대할 수 있습니다. 이는 현재의 치료법처럼 질병을 관리하는 것이 아니라, 아예 뿌리부터 해결하는 형태 자체의 전환인 셈입니다.
생물·생명
Q. 냉동인간에대해궁금해서질문합니다.
현재 냉동인간 연구는 '인체 냉동보존술(Cryonics)'라는 이름으로 진행 중입니다.법적으로 사망한 사람을 영하 196도의 액체 질소 탱크에 보존하는 기술로, 주로 미국 알코어 생명연장재단 같은 비영리 단체들이 하고 있는데, 이는 미래의 의학 기술로 소생시키겠다는 희망을 전제로 한 것이며, 현재까지 냉동된 사람이 다시 살아난 사례는 단 한 건도 없습니다.가장 큰 기술적 한계는 해동 과정에서 세포와 장기가 파괴되는 것을 막을 방법이 없다는 점입니다.최근 동물 실험에서 부분적인 성공 사례들이 있긴 하지만, 복잡한 인체 전체를 냉동하고 소생시키는 것은 완전히 다른 문제이기 때문이죠.
생물·생명
Q. 진핵생명체의 RNA 폴리머레이즈가 인식하는 프로모터는 각각 어떤 차이가 있나요?
진핵생명체의 세 가지 RNA 중합효소인 Pol1, Pol2, Pol3은 각각 인식하는 프로모터의 구조가 다릅니다.'RNA 중합효소1'은 리보솜 RNA 유전자를 전사하며, 프로모터는 전사 개시 지점(TSS)을 포함하는 코어 프로모터와 상류에 있는 상류 제어 요소(UCE)로 구성됩니다.'RNA 중합효소2'는 mRNA를 포함한 다양한 RNA를 전사합니다. 대부분의 프로모터는 전사 개시 지점 상류에 있는 TATA 박스를 핵심 요소로 포함하며, 일부는 개시자 서열에 의존하기도 합니다. 또한, CAAT 박스, GC 박스 등 다양한 보조 요소들이 전사를 조절합니다.'RNA 중합효소3'은 tRNA 및 5S rRNA와 같은 소형 RNA를 전사합니다. 다른 중합효소와 달리, 프로모터는 유전자 내부에 위치하며 A 박스, B 박스, C 박스와 같은 특정 서열을 인식하여 작동하죠.
생물·생명
Q. 루비스코는 광합성에서 왜 중요하며 광호흡과 어떻게 관련되어 있나요?
루비스코(RuBisCO)는 광합성 과정 중 암반응인 캘빈 회로의 첫 단계에서 이산화탄소를 고정하는 핵심 효소입니다.그래서 만약 루비스코가 없다면 식물은 대기 중의 이산화탄소를 포도당과 같은 유기물로 전환하는 광합성 자체를 시작할 수 없기 때문이죠.하지만 루비스코는 이산화탄소 외에 산소와도 결합하는 특성을 가지고 있습니다.특히 고온 건조한 환경에서 잎 속의 이산화탄소 농도가 낮아지고 산소 농도가 높아지면, 루비스코는 이산화탄소와 결합하여 광호흡을 일으키는데, 광호흡은 광합성에 필요한 에너지를 낭비하고 이산화탄소를 방출하게 만들어, 식물의 광합성 효율을 크게 떨어뜨리는 비효율적인 과정이죠.결론적으로, 루비스코는 광합성의 시작점이라는 중요한 역할을 하지만, 동시에 광호흡의 원인이 되어 광합성 효율을 낮추는 양면성을 지닌 효소입니다.
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Q. 진핵생물의 mRNA에서 5'Cap의 역할은 무엇인가요?
5'Cap의 가장 큰 역할은 mRNA의 안정성과 번역 개시 신호입니다.5'Cap은 mRNA를 분해하는 효소인 엑소뉴클레아제로부터 mRNA를 보호하여 세포 내에서 mRNA가 오랫동안 안정적인 상태로 존재할 수 있도록 만듭니다.또한 리보솜은 5'Cap을 인식하여 mRNA의 번역을 시작하는 위치를 찾습니다. 만일 5'Cap이 없으면 리보솜이 mRNA를 읽지 못해 단백질 합성이 제대로 이루어지지 않습니다.
생물·생명
Q. 국내도 이런 기술을 대형 병원이나 정부 측면에서 상용화 준비를 하고 있나요?
당연히 우리나라에서도 대장암 혈액 검사 기술의 상용화를 위한 준비가 진행되고 있습니다.미국에서 개발 중인 기술처럼, 국내에서도 몇몇 바이오 기업과 대형 병원들이 액체 생검(Liquid Biopsy) 기술을 활용해 혈액 속 순환 종양 DNA(ctDNA)를 분석하는 연구를 하고 있습니다. 방향은 수술 후 재발 모니터링이나 대장 내시경을 꺼리는 사람들을 위한 1차 선별 검사 목적으로 개발되고 있죠.그리고 정부 역시 정밀의료 분야를 주요 연구 과제로 지정해 기술 개발을 지원하고 있는 것으로 알고 있습니다.
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Q. 원핵의 폴리시스트론과 진핵의 모노시스트론의 각각의 장단점은 무엇인가요?
먼저 원핵세포의 폴리시스트론은 하나의 mRNA에 여러 유전자가 있어, 관련 단백질들을 동시에 조절할 수 있는 장점이 있습니다. 그래서 특정 대사 경로에 필요한 여러 효소들을 한 번에 생산하여 환경 변화에 빠르게 대응하는 데 유리하죠. 하지만 각 단백질의 생산량을 개별적으로 조절하기는 어렵다는 단점이 있습니다.반면, 진핵세포의 모노시스트론은 하나의 mRNA에 하나의 유전자만 있어, 각 단백질의 발현을 정교하고 독립적으로 조절할 수 있는 장점이 있습니다. 이는 세포의 필요에 따라 단백질 생산량을 미세하게 조절하고, 복잡한 유전자 조절 기전을 가능하게 해줍니다. 그러나 여러 단백질이 동시에 필요할 때 각각의 mRNA를 따로 만들어야 하므로, 원핵세포에 비해 단백질 생산 효율이 낮다는 단점이 있습니다.
생물·생명
Q. 진핵의 mRNA에서 UTR의 역할은 무엇인가요?
말씀하신대로 UTR은 번역이 일어나지 않는 영역이지만, 유전자의 발현량을 미세하게 조정하는 데 필수적인 부분입니다.5' UTR 영역은 mRNA의 번역 개시를 조절합니다. 리보솜이 mRNA에 효율적으로 결합하여 번역을 시작하도록 돕고, 특정 서열이나 구조를 통해 번역 속도를 조절하는 역할을 하죠.그리고 3' UTR 영역은 mRNA의 안정성과 수명을 결정합니다. 또한, miRNA와 같은 조절 분자들이 결합하여 번역을 억제하거나 mRNA의 분해를 촉진함으로써 유전자 발현을 조절합니다. 3' UTR에 있는 신호 서열은 mRNA를 세포 내의 특정 위치로 이동시키는 데에도 관여하고 있습니다.결론적으로, UTR은 단순한 번역되지 않는 부위가 아니라, 단백질이 언제, 얼마나, 그리고 어디에서 만들어질지를 결정하는 조절 스위치 역할이라 할 수 있죠.
생물·생명
Q. 기억력을 높이는 비결이 있을까요? 알려주세오.
이미 널리 알려져 있긴 하지만, 가장 좋은 방법은 뇌를 꾸준히 자극하고 몸과 마음을 건강하게 관리하는 것입니다.특히 운동과 수면은 물론이고, 식단 관리 및 뇌를 자극하기 위한 독서나 악기 배우기, 기억 훈련 등도 지속적으로 해주는 것이 가장 좋은 방법으로 알려져 있습니다.
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Q. 진핵 생명체에서 인트론을 제거할 때 어떤 방식으로 인식을 하여 스플라이싱이 일어나는 것인가요?
진핵 생물은 스플라이소좀이라는 RNA-단백질 복합체를 이용해 인트론을 제거합니다.이 복합체는 1차 전사체에서 인트론을 정확하게 인식하기 위해 세 가지 특정 염기서열을 사용하는데, 인트론 시작 부분의 5' 스플라이스 자리(GU), 끝 부분의 3' 스플라이스 자리(AG), 그리고 인트론 내부에 있는 가지점(A)입니다.스플라이소좀은 이 세 염기서열을 표적 삼아 인트론을 고리 모양으로 잘라내고, 양옆의 엑손을 서로 연결하는데, 이 과정엑서 단 하나의 염기라도 틀리면 유전 정보가 잘못 해독될 수 있습니다. 이러한 인트론 제거와 엑손 연결 과정을 스플라이싱이라고 합니다.