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DNA 빼다 박은 인공유전자 ‘PNA’

질병 연구에 새 길 열려
인공심장, 인공관절 등에 이어 ‘인공유전자’까지 등장했다. 바로 유전정보를 전달하는 DNA를 빼다 박은 ‘PNA(Peptide Nucleic Acid)’다. 최근 질병 연구에 PNA가 활발히 이용되기 시작했다.




DNA와 달리 분해효소에도 파괴 안돼
PNA는 DNA와 비슷한 화학물질을 합성하던 덴마크 코펜하겐대의 과학자들이 1991년 처음 만들어냈다. DNA 한 가닥은 긴 줄기에 여러 개의 가지가 쳐져 있는 모양으로 생겼다. PNA도 마찬가지다.

DNA의 줄기는 음(-)전하를 띠고 있다. 그 때문에 음전하를 띤 다른 화학물질과는 반발력이 생겨 쉽게 결합하지 못한다. DNA와 화학물질의 반응을 연구할 때는 골치 아픈 문제. 줄기에 전하를 띠지 않는 PNA가 해결책이다. 반발력이 생기지 않아 다른 화학물질에 잘 붙는다.

DNA는 분해효소에 쉽게 파괴된다. 분해효소는 희한하게도 DNA와 PNA를 정확히 구별해낸다. DNA는 파괴해도 PNA는 건드리지 않는 것. 이 같은 특성을 활용해 질병 진단용 PNA칩이 개발되고 있다.







생김새가 DNA와 꼭 닮아 ‘인공유전자’라고도 불리는 PNA가 질병 치료 연구 분야에서 각광받고 있다. 둘은 화학구조도 비슷하다(왼쪽 위). 최근 PNA가 바이러스(작은 사진 왼쪽)와 세균(오른쪽)을 파괴한다는 연구 결과도 나왔다.
국내 벤처기업 파나진 기술력 인정받아 독점판매권 따내
DNA칩은 사람의 DNA 조각을 작은 유리판 위에 빽빽하게 심은 것이다. 여기에 질병과 관련된 DNA를 뿌리면 유리판 위의 DNA 조각 중 일부와 결합한다. 질병 DNA가 어느 DNA 조각과 반응하는지 알아내면 발병 원인과 메커니즘을 밝혀낼 수 있다.

DNA칩은 최대 6개월 이내에 사용하도록 권장하는 경우가 많다. 오래 두면 공기 중 분해효소가 DNA 조각들을 분해하기 때문이다. DNA 대신 PNA 조각을 심은 PNA칩은 유효기간이 없다. 분해효소가 PNA를 파괴하지 못하니 오래 보관해도 동일한 결과를 낼 수 있다.

생명공학 벤처기업 파나진의 이성희 부사장은 “DNA칩의 경우 진단 결과가 나오기까지 6시간 이상 걸리는 데 비해 PNA칩은 1∼2시간이면 된다”며 “자궁경부암 진단용, 라미부딘(B형 간염 치료제) 내성 판별용 PNA칩이 개발돼 임상시험 중”이라고 말했다.

파나진은 PNA를 대량생산하는 기술과 순도를 높이는 기술을 개발해 미국특허를 따냈다. PNA를 처음 합성한 덴마크 과학자들은 이 기술을 인정해 파나진에 독점판매권을 부여했다. 이에 8월부터 2010년까지 한국산 PNA를 전 세계 연구자들에게 공급할 수 있게 됐다.



DNA 가격보다 40배 비싼게 약점
연세대 생명공학과 오종원 교수팀은 PNA가 C형 간염 바이러스의 증식을 억제한다는 사실을 5월 국제항바이러스학회에서 발표했다. 바이러스가 증식하려면 유전자가 계속 복제돼야 한다. 연구팀이 C형 간염 바이러스의 유전자에 PNA를 결합시킨 결과 유전자 복제가 방해를 받아 바이러스가 파괴됐다.

아주대 생명과학과 김한집 민철기 교수팀은 대장균의 유전자 중 생명유지에 필요한 단백질을 만드는 특정 부위에 PNA를 결합시켰다. 단백질을 합성하지 못한 대장균은 죽고 말았다. 이 결과는 이달 말 국내 저널 ‘생물정보학과 바이오시스템’에 실릴 예정이다. 김현창 홍승표 연구원은 “PNA로 여러 세균을 동시에 죽이는 항생제 개발이 목표”라고 말했다.

그러나 아직 DNA에 비해 가격이 약 40배 비싼 게 PNA의 가장 큰 단점. PNA의 길이를 길게 합성할 경우 DNA보다 물에 잘 녹지 않는다는 것도 개선해야 할 점이다.



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