안녕하세요
생물·생명
Q. DNA와 RNA 백신의 차이는 무엇인가요?
먼저 DNA 백신은 우리 몸의 세포 핵으로 들어가서 DNA를 이용해 단백질을 만들도록 지시합니다.안정성이 뛰어나 상온 보관이 가능하지만, 효과를 내려면 전기 자극 같은 추가적인 전달 방식이 필요할 수 있습니다.하지만, 아직 상용화된 제품이 많지 않습니다.RNA 백신은 보통 mRNA 백신입니다. 세포 핵으로 들어갈 필요 없이 세포질에서 바로 단백질을 만들도록 지시하죠. 효과가 빠르고 면역 반응이 강하지만, 불안정하기 때문에 초저온 보관이 필요하다는 단점이 있습니다.예전 일부 코로나19 백신이 대표적인 mRNA 백신입니다.
생물·생명
Q. RNA 바이러스는 왜 돌연변이율이 높나요?
RNA 바이러스가 돌연변이율이 높은 이유는 크게 두 가지입니다.첫번째는 오류 수정 기능이 약합니다.RNA 바이러스는 유전 정보를 복제할 때 실수를 잘 고치지 못하는 RNA 중합효소를 사용합니다. DNA 바이러스나 다른 생명체들은 복제 오류를 수정하는 정교한 메커니즘을 가지고 있지만, RNA 바이러스는 이러한 기능이 거의 없어서 복제 과정에서 오류가 발생하면 그대로 다음 세대로 전달될 가능성이 높은 것이죠.두번재는 너무 빠르기 때문입니다.바이러스는 숙주 세포 안에서 매우 빠르게 증식하는데, 짧은 시간 안에 수많은 바이러스 입자가 만들어지고, 그에 따라 복제 횟수가 많아질수록 오류가 발생할 확률도 함께 높아지는 것입니다.
생물·생명
Q. DNA 시퀀싱의 원리는 무엇인가요?
간단히 말해 DNA 시퀀싱이란 DNA를 구성하는 A, T, G, C 네 가지 염기의 순서를 읽어내는 기술입니다.특수한 물질을 이용해서 DNA를 복사하는데, 특정 염기가 나올 때마다 복사가 멈추도록 합니다. 그럼 복사가 멈춘 조각들은 길이가 다를 것이고, 이 조각들을 길이별로 쭈욱 나열합니다. 그리고 각 조각의 끝에 어떤 염기 때문에 복사가 멈췄는지 알 수 있도록 표시해두고 짧은 조각부터 긴 조각 순서대로 읽어나가면서 DNA 염기 서열을 알아낼 수 있는 것입니다.이런 DNA 시퀀싱은 질병을 진단하는데 상당히 유용하게 사용됩니다. 즉, 특정 질병을 유발하는 DNA를 찾거나 최근 코로나19처럼 어떤 병원체에 의한 질병인지를 판단할 수 있는 것이죠.그 외에도 농업에서 품종개량이나 가축 관리에 활용되기도 합니다.
생물·생명
Q. DNA 돌연변이는 어떤 방식으로 발생하나요?
DNA 바이러스나 우리 몸의 DNA에서 돌연변이가 발생하는 방식은 크게 두 가지입니다.첫번째는 자연적 발생입니다.세포가 분열하여 DNA를 복제할 때, DNA 중합효소라는 효소가 염기 서열을 정확하게 복사해야 합니다. 하지만 이 과정에서 아주 드물게 잘못된 염기가 삽입되거나, 염기쌍이 누락되거나, 중복되는 등의 오류가 발생할 수 있습니다. 우리 몸에는 이러한 오류를 수정하는 시스템이 있지만, 100% 완벽하지 않아 일부 오류가 돌연변이로 남게 되는 것입니다.두번째는 외부 요인으로 인한 손상입니다.예를 들어 담배의 벤조피렌 같은 발암 물질이나 특정 화학 물질이 DNA에 직접 달라붙어 염기 서열을 변형시킬 수 있고, 자외선이나 X선, 감마선과 같은 방사선은 DNA 가닥을 끊거나 염기 서열을 손상시켜 돌연변이를 유발하게 됩니다.또 일부 바이러스는 자신의 유전 물질을 숙주 세포의 DNA에 삽입하거나, 숙주 DNA 복제 과정에 영향을 미쳐 돌연변이를 일으키는 경우도 있습니다.결론적으로 돌연변이는 DNA 복제 시 발생하는 자연적 오류이거나 자외선, 화학 물질, 방사선 등과 같은 외부 환경 요인에 의한 DNA 손상으로 인해 발생하는 것입니다.
생물·생명
Q. DNA가 RNA보다 유전물질로 선택되었다는 가설의 이유는 무엇인가요?
가장 큰 이유는 안정성때문입니다.RNA는 리보스 당에 2가 탄소에 수산기(-OH)를 가지고 있는 반면, DNA는 디옥시리보스 당에 이 수산기가 없습니다. 이 수산기는 RNA를 화학적으로 반응성이 높게 만들 뿐만 아니라 가수분해에도 취약하게 하여 쉽게 분해되도록 합니다. 반면 DNA는 이 수산기가 없기 때문에 훨씬 더 안정적으로 유전 정보를 보존할 수 있죠.또한 RNA는 우라실을 가지는 반면, DNA는 티민을 가집니다. 우라실은 사이토신이 변형되어 생성될 수 있는데, 이때 유전 정보 오류가 발생할 수 있습니다. 티민은 이런 오류 발생 가능성을 줄여 DNA의 안정성을 높이게 됩니다.그리고 구조적으로 보면 DNA는 이중 나선 구조를 가지는데, 이는 단일 가닥인 RNA보다 훨씬 안정적입니다. 이중 나선 구조는 내부의 염기들을 보호할 뿐만 아니라 외부에서 오는 손상으로도 유전 정보를 지킬 수 있습니다. 또한, 한 가닥에 손상이 발생하더라도 다른 가닥을 주형으로 삼아 복구할 수 있는 메커니즘이 있어 유전 정보의 무결성을 유지하는 데 유리하죠.이러한 안정성 덕분에 DNA는 유전 정보를 안전하게 저장하고 후대에 전달하는 데 훨씬 적합하다는 것입니다.