이 웹사이트의 일반 독자들은 이미 알고 있듯이, 진화 생물학(evolutionary biology)에 변화의 물결이 밀어닥치고 있다. 생명현상의 복잡성이 계속 밝혀지면서, 진화론자들은 과거의 단순했던 주장들을 계속 유지하기 위해서 고군분투하고 있다. 진부하고 오래된 아이디어 중 하나는 게놈(genome, 유전체)이 쓸모없는 '쓰레기(junk)' DNA로 꽉 차 있다는 생각이었다. 우리는 이전에 ‘정크 DNA 이론(junk DNA theory)’이 왜 빨리 소멸되지 않는지, 그리고 그 개념에 집착하는 것이 어떻게 과학적 진보를 늦추었는지에 대한 많은 글들을 게재했다.(참조, The slow, painful death of junk DNA). 그리고 지금도 새로운 발견들이 계속해서 축적되고 있다. 이번에 대박을 터트린 것은 바로 '동요 염기(wooble base)'에 대한 것이다. 이에 대해 설명하겠다.
우리 모두 생물학 수업에서 배웠듯이, 단백질 합성에는 많은 단계들이 있다. 세포는 DNA의 단백질 코딩 유전자에서 시작하며, 그것을 RNA로 전사한다. 리보솜(ribosome)이라 불리는 놀라운 기관이 RNA를 한 번에 세 글자씩 번역하여 단백질을 생성한다. 이 3글자 집합을 코돈(codons)이라고 한다. 리보솜은 운반 RNA(transfer RNAs, tRNA)라고 하는 일련의 어댑터 분자(adapter molecules)들을 사용한다. 각 tRNA의 하단에는 하나의 특정 코돈에 상보적인 세 글자 세트(anti-codon, 안티코돈, 역코돈)가 있다. 각 tRNA의 다른 쪽 끝에는 성장하는 단백질 끝에 추가되기를 기다리는 한 아미노산이 있다. '동요 염기(wobble base)'는 코돈의 마지막 글자이다. DNA에는 4개의 뉴클레오티드(A, C, G, T)가 있으므로 64개(4 × 4 × 4)의 서로 다른 코돈들이 있다. 그러나 우리의 유전자에는 단지 20개의 아미노산(실제로는 21개)들이 암호화되어 있다.[1] 이는 동일한 아미노산에 여러 코돈이 사용될 수 있음을 의미한다(그림 1).
그림 1: 원형 형식의 코돈테이블(codon table, 코돈표). 어떤 글자 세트가 각 아미노산을 지정하는지 보기 위해, 원의 중심에서 바깥쪽으로 읽어보라. 예를 들어, G-G-G의 조합은 본문에 설명된 바와 같이 글리신(Glycine)을 지정한다. RNA는 글자 T를 사용하지 않기 때문에, 4개의 글자는 A, C, G, U이다. 또한 21번째 천연아미노산(canonical amino acid)인 셀레노시스테인(selenocysteine, UGA로 코드화 됨)은 포함되지 않는다.
또한 코돈 테이블은 한 아미노산이 다른 아미노산으로 변경될 때, 그 기능적 충격을 줄이기 위해서 최적화되어있다. 한 돌연변이에 의해 아미노산 종류가 변경되는 스위치가 켜질 때, 그 변화는 일반적으로 화학적 상태가 유사한(예: 비슷한 전하, 크기, 또는 극성) 아미노산으로 변경되도록 설정되어있다.[2] 하나님은 여기에서 우연의 여지를 거의 남겨두지 않으심으로, '동요 염기(wooble base)'가 처음에 생각했던 것보다 더 복잡하다는 사실에 놀랄 필요가 없다.
.단백질 합성, DNA 번역, mRNA 전사를 보여주는 동영상. 이러한 초고도로 복잡한 과정이 자연적 과정으로 우연히 생겨났는가?
사람들은 1960년대부터 많은 돌연변이들이 단백질의 아미노산 서열에 영향을 주지 않는다는 사실을 알게 되었다. 그 이유는 돌연변이가 종종 동일한 아미노산을 지정하는 코돈 안에서 전환을 유발하기 때문이었다. 예를 들어, DNA 문자 조합 GGA, GGC, GGG, GGT는 모두 아미노산 글리신을 암호화한다. 그것들은 모두 "GG"로 시작하고 4개의 DNA 뉴클레오티드 중 아무것이나 마지막에 위치할 수 있음을 알 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 각 코돈의 마지막 글자를 '동요 염기'라고 한다. 이것은 돌연변이를 통해, 4개의 DNA 글자들 사이에서 앞뒤로 흔들릴 수 있지만, 단백질은 영향을 받지 않기 때문이다. 단백질의 아미노산 서열을 바꾸는 '비동의 돌연변이(non-synonymous mutations)'와 달리, 이들 동요염기에서의 돌연변이를 ‘동의 돌연변이(synonymous mutations)‘ 또는 침묵 돌연변이(silent mutations)라고 한다.
과학 용어들은 혼란을 줄 때가 많다. 그러나 극적인 효과를 주려고 용어를 선택하는 경우가 많다.
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돌연변이는 생각했던 것보다 더 해롭다
: “동의 돌연변이(침묵 돌연변이)의 대부분은 강력하게 비중립적이다”.
(Mutations are more harmful than we thought
: Silencing the ‘wobble’ in the codon table)
by Robert Carter
코돈표에서 동요가설(wobble hypothesis)의 몰락
이 웹사이트의 일반 독자들은 이미 알고 있듯이, 진화 생물학(evolutionary biology)에 변화의 물결이 밀어닥치고 있다. 생명현상의 복잡성이 계속 밝혀지면서, 진화론자들은 과거의 단순했던 주장들을 계속 유지하기 위해서 고군분투하고 있다. 진부하고 오래된 아이디어 중 하나는 게놈(genome, 유전체)이 쓸모없는 '쓰레기(junk)' DNA로 꽉 차 있다는 생각이었다. 우리는 이전에 ‘정크 DNA 이론(junk DNA theory)’이 왜 빨리 소멸되지 않는지, 그리고 그 개념에 집착하는 것이 어떻게 과학적 진보를 늦추었는지에 대한 많은 글들을 게재했다.(참조, The slow, painful death of junk DNA). 그리고 지금도 새로운 발견들이 계속해서 축적되고 있다. 이번에 대박을 터트린 것은 바로 '동요 염기(wooble base)'에 대한 것이다. 이에 대해 설명하겠다.
우리 모두 생물학 수업에서 배웠듯이, 단백질 합성에는 많은 단계들이 있다. 세포는 DNA의 단백질 코딩 유전자에서 시작하며, 그것을 RNA로 전사한다. 리보솜(ribosome)이라 불리는 놀라운 기관이 RNA를 한 번에 세 글자씩 번역하여 단백질을 생성한다. 이 3글자 집합을 코돈(codons)이라고 한다. 리보솜은 운반 RNA(transfer RNAs, tRNA)라고 하는 일련의 어댑터 분자(adapter molecules)들을 사용한다. 각 tRNA의 하단에는 하나의 특정 코돈에 상보적인 세 글자 세트(anti-codon, 안티코돈, 역코돈)가 있다. 각 tRNA의 다른 쪽 끝에는 성장하는 단백질 끝에 추가되기를 기다리는 한 아미노산이 있다. '동요 염기(wobble base)'는 코돈의 마지막 글자이다. DNA에는 4개의 뉴클레오티드(A, C, G, T)가 있으므로 64개(4 × 4 × 4)의 서로 다른 코돈들이 있다. 그러나 우리의 유전자에는 단지 20개의 아미노산(실제로는 21개)들이 암호화되어 있다.[1] 이는 동일한 아미노산에 여러 코돈이 사용될 수 있음을 의미한다(그림 1).
그림 1: 원형 형식의 코돈테이블(codon table, 코돈표). 어떤 글자 세트가 각 아미노산을 지정하는지 보기 위해, 원의 중심에서 바깥쪽으로 읽어보라. 예를 들어, G-G-G의 조합은 본문에 설명된 바와 같이 글리신(Glycine)을 지정한다. RNA는 글자 T를 사용하지 않기 때문에, 4개의 글자는 A, C, G, U이다. 또한 21번째 천연아미노산(canonical amino acid)인 셀레노시스테인(selenocysteine, UGA로 코드화 됨)은 포함되지 않는다.
또한 코돈 테이블은 한 아미노산이 다른 아미노산으로 변경될 때, 그 기능적 충격을 줄이기 위해서 최적화되어있다. 한 돌연변이에 의해 아미노산 종류가 변경되는 스위치가 켜질 때, 그 변화는 일반적으로 화학적 상태가 유사한(예: 비슷한 전하, 크기, 또는 극성) 아미노산으로 변경되도록 설정되어있다.[2] 하나님은 여기에서 우연의 여지를 거의 남겨두지 않으심으로, '동요 염기(wooble base)'가 처음에 생각했던 것보다 더 복잡하다는 사실에 놀랄 필요가 없다.
.단백질 합성, DNA 번역, mRNA 전사를 보여주는 동영상. 이러한 초고도로 복잡한 과정이 자연적 과정으로 우연히 생겨났는가?
https://creation.com/media-center/youtube/protein-synthesis-dna-translation-m-rna-transcription
사람들은 1960년대부터 많은 돌연변이들이 단백질의 아미노산 서열에 영향을 주지 않는다는 사실을 알게 되었다. 그 이유는 돌연변이가 종종 동일한 아미노산을 지정하는 코돈 안에서 전환을 유발하기 때문이었다. 예를 들어, DNA 문자 조합 GGA, GGC, GGG, GGT는 모두 아미노산 글리신을 암호화한다. 그것들은 모두 "GG"로 시작하고 4개의 DNA 뉴클레오티드 중 아무것이나 마지막에 위치할 수 있음을 알 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 각 코돈의 마지막 글자를 '동요 염기'라고 한다. 이것은 돌연변이를 통해, 4개의 DNA 글자들 사이에서 앞뒤로 흔들릴 수 있지만, 단백질은 영향을 받지 않기 때문이다. 단백질의 아미노산 서열을 바꾸는 '비동의 돌연변이(non-synonymous mutations)'와 달리, 이들 동요염기에서의 돌연변이를 ‘동의 돌연변이(synonymous mutations)‘ 또는 침묵 돌연변이(silent mutations)라고 한다.
과학 용어들은 혼란을 줄 때가 많다. 그러나 극적인 효과를 주려고 용어를 선택하는 경우가 많다.