교양으로 읽는 과학의 모든 것, 한국과학문화재단

미국: 태양이 지구 둘레를 돌고 있다고 믿는 국민 22%, 대학 졸업자의 9%가 천동설이 옳다고 답변

한국: 지구가 태양을 일년에 한 번 돈다고 답한 사람 63%, 지구가 태양을 돈다고 말한 사람 86%

   

모듈이론: 컴퓨터에서 전체를 바꾸지 않고 특정 모듈(CPU, 그래픽카드 등)만 바꾸어도 전체적인 변화가 유발될 수 있는 것처럼, 생명체에서도 특정 모듈의 혁신에 의해 궁극적으로는 전체적인 큰 변화가 가능…

   

인간 유전체의 모든 염기서열은 이미 약 3만여개의 유전자 기능을 알아보고자 하는 Functional Genomics, 원숭이나 침팬지의 유전체와 비교하여 진화의 기작을 이해하는 Comparative Genomics, 질병의 원인을 예견할 수 있는 Diagnostic Genomics….

   

세포 분열은 4 단계:

• G1: DNA 복제준비
• S: DNA 복제
• G2: 복제된 DNA의 점검과 세포 분열에 필요한 단백질 기구를 준비하는 단계
• M: 세포 분열

     

  거대생쥐?

• 뇌하수체에서 분비되는 성장 호르몬은 혈류를 통해 몸을 구성하는 세포로 수송되어 각 세포의 막에 있는 성장 호르몬 수용체에 결합하여 생화학적인 변화를 먼저 일으킨다.
• 이러한 수용체의 생화학적 변화에 의해 세포에 존재하는 특정한 단백질들이 활성화된다.
• 최종적으로 활성화된 단백질이 세포의 성장에 관여하는 유전자를 골라 발현시킴으로써 그 세포가 성장한다.

     

  올챙이의 꼬리는 성체로 발달하면서 없어진다. 이 현상은 타이로이드라는 호르몬에 의해 꼬리 부위를 구성하는 세포의 죽음이 유도되어 이루어진다. 우리의 재주 많고 늘씬한 손가락도 태아였을 때 특정 신호에 의해 손가락뼈 사이에 존재하는 수없이 많은 세포가 죽음으로써 형성된 것이다.

     

  기억

  대뇌피질에서 정보는 같은 범주로 분류되는 내용끼리 같은 영역에 저장된다. 예를 들어 동물에 대한 정보와 무생물에 대한 정보가 저장되는 장소가 다르며, 동사와 명사가 저장되는 장소가 다르다.

  다음 단계에서는 기억과 관련된 유전자가 발현되어 단백질이 만들어지면서 기억 내용이 공고해져 오랫동안 저장된 상태를 유지한다. 기억을 회상할 때는 뇌 여기저기에 흩어져 저장되어 있는 정보들을 끄집어내 다시 짜맞춘 뒤 원래의 내용으로 복원하는 것이다. 뇌가 저장할 수 있는 장기기억 정보의 용량은 거의 무제한이라고 알려져 있다.

     

  GMO Genetically Modified Organism

  식물에 활용되는 유전자 변형기술

• 토양 식물 병원균인 아그로박테리움, agrobacterium의 유전자에 목적하는 유용한 유전자를 삽입시킨 후 이것을 식물체에 감염시켜 식물체 안에 그 유전자가 들어가도록 하는 방법
• 식물체의 세포벽을 녹여(용해) 세포벽이 없는 원형질체를 만든 뒤 미생물을 이용해 유용한 유전자가 식물에 들어가게 하는 방법
• 금속의 미립자에 유전자를 결합시켜 그 미립자를 고압가스의 힘으로 농작물에 밀어 넣어 유전자가 들어가도록 하는 유전자 총 (Gene gun)이용

     

• 동물의 유전자 이식 방법은 DNA가 포함된 용액을 미세 유리관으로 수정된 난자에 직접 주입하여 자궁에 이식시키는 미세주입법이 주로 사용
• 바이러스를 이용한 주입방법
• 상동성 재조합(Homologous Recombination) 에 의해 특정 유전자를 없애거나 바꿔치기 하는 배아줄기세포(Embryonic Stem Cells-> pluripotency: 전능성 있음...) 이용방법 (cf 성체줄기 세포)

     

  SNP, 단일염기다형성이란 어떤 한 사람의 DNA 염기서열에서 특정 염기 하나가 바뀌면서(치환) 태어난 사람의 자손을 계속 낳을 경우 결과적으로 집단 안에는 원래의 염기서열과 치환된 서열을 가진 사람이 각각 다양한 빈도로 나타나게 되는 현상을 말한다.

     

  바이러스는 다른 미생물과 달리 완전한 세포 구조를 갖지 않으므로 스스로 양분을 먹지도 않고 자라지도 않는다. 게다가 다른 모든 생물들이 가지고 있는 핵을 갖지 않은 대신에 유전 정보를 간직한 디옥시리보핵산 (DNA) 분자나 리보핵산(RNA) 분자를 갖고 잇다. 또한 바이러스는 핵산 분자를 보호하는 단백질 분자가 효과적으로 합쳐진 아주 간단한 모습이다. 그렇지만 바이러스는 어떻게 해서든지 자신과 똑같은 자손을 만들어내는 증식 능력을 가지고 있다.

     

  곰팡이와 박테리아는 살(진)균제와 항생제로 직접 죽일 수 있지만, 바이러스를 직접 죽일 수 있는 약은 거의 없다. 바이러스가 숙주세포 안에 들어가 살고 있기 때문에 약을 만들어 바이러스를 죽이려면 세포 안으로 쫓아 들어가 처리해야 하는데, 이 과정에서 어쩔 수 없이 숙주세포도 함께 피해를 입기 때문이다.

     

  암

  암은 우리 몸을 구성하는 세포의 핵 속에 있는 유전자에 돌연변이가 발생하여 생기는 이른바 유전자 질병이다. 우리 몸의 정상세포들은 성장과 증식 과정에 대해 정밀한 조절을 받고 있는데, 이러한 조절에 관여하는 유전자의 문제가 발생하면 성장과 증식 조절의 한계를 벗어나 계속적인 증식이 이루어진다. 이렇게 하여 만들어진 비정상적인 세포들의 덩어리를 종양이라 하며, 이 가운데서도 악성 종양이 흔히 말하는 암이다. 암세포는 정상적인 세포의 분화가 일어나지 못함으로 미성숙하고 미분화된 세포의 모양이다. 정상세포들은 일반적으로 이동하지 않고 자기 본래의 자리를 지키는 데 비해, 암세포는 원래 있어야 할 곳에서 주위 조직을 뚫고 나와 주변의 다른 장기로 직접 침범하거나 혈관이나 림프관을 타고 전신으로 퍼져 몸의 여러 곳에 또 다른 암 덩어리를 만든다.

     

  40-50년 동안에 걸쳐 아버지와 어머니에게서 물려받은 양쪽의 유전자 모두에 이상이 생겨야 암세포가 생기는 것. 유전성 암은 이미 한쪽에 돌연변이를 간직한 채로 태어나므로 암세포가 생길 위험이 높아짐. 80-90%의 암은 유전성이 아님. 유전성은 젊은 나이에 발병, 대칭을 이루고 있는 기관 발병(눈, 신장, 유방 등)

     

  폐암은 담배 80-90%, 간암은 간염 바이러스(B, C형) - 우리나라의 경우 B형 간염으로 70%.... 위암은 헬리코박터 필로리큔, 염장, 가공식품 등 식생활 습관, 대장암도… 유방암은 여성 호르몬, 고영양 지방식, 비만 등 자궁경부암은 인유두종 바이러스가 원인… (가다실 제작…)

     

  질병 표적 기반 약물 성공예

  노바티스의 백혈병 치료제 글리벡: 기존의 항암제는 일반적으로 세포에 독성을 일으킴으로써 세포 사멸을 유도한다. 항암제는 암세포 특유의 활발한 세포 증식으로 인해 정상세포보다 약물에 대한 감수성이 높은 것을 이용하여 항암 효과를 나타낸다. 그러나 정상적인 세포에도 독성을 나타내 세포 증식이 활발한 조직을 중심으로 탈모, 구토 등 심각한 부작용을 일으키는 것이 문제이다. 글리벡은 암세포에만 특이하게 활성화되어 잇는 gyt를 저해함으로써 정상적인 세포에 작용하지 않고 암세포의 증식만을 특이적으로 억제하면서 독성과 부작용을 유발하지 않는다.

     

  약리유전체학: 인간 유전형과 원인에 따라 결정되는 약물 반응을 이해하는 것을 약리유전체학…

     

  자일리톨은 단맛을 내면서도 설탕과 달리 스트렙토코쿠스 무탄스균 등의 충치균이 자일리톨을 사용할 수 없는 점을 이용한 것. 자일리톨은 당분과 비슷한 구조로, 미생물들이 먹잇감으로 생각하고 끌어들이지만 사용할 수 없어서 세포 안에 쌓아 놓기만 하고 배부른 상태에서 굶어 죽는 것…

     

  머크 진통소염제 바이옥스 Vioxx

  대부분의 진통소염제는 염증을 일으키는 과정에 참여하는 효소인 COX-2의 활동을 막는 일을 한다. 그런데 기존의 비스테로이드성 진통소염제(NSAID)인 아스피린, 이로펜, 나프록센 등은 COX-2는 물론 위장벽을 형성하는 COX-1 마저도 모두 공격해서 장기적으로 복용했을 때 속쓰림과 위출혈 등의 부작용을 일으킨다.

  이에 반해 COX-2만 선택적으로 억제 속쓰림 부작용을 절반 가량 줄임… 궤양으로 위장에 구멍이 뚫리는 심각한 부작용을 여덟 배나 감소…

  그러나 바이옥스를 복용한 약 2만 7천명의 환자들이 심장 질환을 일으켜 사망한 사실 보고….

     

  페놀의 항균성을 유지하면서 독성을 완화… 살리실산은 결코 페놀로 전환되지 않음…

  => 항균성은 물론 페놀보다 감소된 부식성, 해열제로서의 기능, 장티푸스 등의 치료에 적합한 내복용 항균제 기능.

  바이엘사 펠릭스 호프만: 에테르 결합이 위의 산성 조건에서는 살아남지만 장에서느 카르복실산과 알코올로 분해된다는 사실을 이용하여 살리실산의 에스테르에 대해서 연구. 그리고 아세트산 에스테르가 살리실산 유도체 중 가장 효능이 탁월하다는 사실을 확인하면서 마침내 아스피린을 개발. 아스피린이라는 이름은 아세틸살리실산과 살리실산을 추출할 수 잇는 조팝나무의 학명인 스파이리어를 합쳐 만듬.

     

  HTS: 고효능 검색 시스템… 96-384, 1536 well(홈) plate 에 생물학적 타깃을 적당한 방법으로 고정시키고 타식과 화합물간의 상호 작용을 동시에 관찰하는 선도물질을 발견하는 데 필요한 시간과 비용을 획기적으로 줄이고 있다. 효능 측정에 사용되는 화합물들은 흔히 라이브러리라고 부르는 화화합물의 집합체를 이용한다.

     

  어윈 쿤 쿤츠가 개발한 Dock 같은 virtual screening 프로그램 타깃의 3차원 구조에 가상 화합물 라이브러리를 차례로 도킹하여 타깃 구조에 가장 적합한 화합물을 선별함으로써 실제 생물학적 효능을 검색할 때 필요한 화합물의 수를 획기적으로 줄일 수 있다.