미국 과학자들이 인공적으로 합성한 유전자(DNA)를 대장균의 세포에서 복제하는 데 처음으로 성공했다. 인공 DNA가 시험관 안에서 만들어진 적은 있지만, 살아 있는 세포가 증식하는 동안 함께 복제될 수 있다는 사실이 확인된 건 처음이다. 지구상에 없는 전혀 새로운 생명체를 탄생시킬 수 있는 가능성이 열린 것이다.
미국 스크립스연구소의 플로이드 롬스버그 박사팀은 생명체에 자연적으로 존재하는 염기(DNA를 구성하는 기본 단위) 4가지(A, T, G, C)와, 다른 새로운 염기 2가지를 실험실에서 합성해 각각 X, Y라고 이름 붙였다. 그리고 기존 염기와 새 염기를 섞어 인공 DNA를 만든 다음 이를 대장균 세포에 주입했다. 연구진은 이어 대장균 세포를 둘로 나눈 뒤(이분법) 각 세포에 들어 있는 DNA를 분석했다. 그 결과 X, Y가 섞인 인공 DNA가 두 세포에서 모두 확인됐다. 처음에 넣은 인공 DNA가 똑같이 복제됐다는 의미다. 이 결과는 영국 과학학술지 ‘네이처’ 7일자에 실렸다.
연구진은 이 기술이 자연 DNA만 갖고 있는 세포로는 만들기 어려웠던 약물이나 화학물질을 생산할 수 있는 새 생명체의 개발에 응용될 수 있을 것으로 보고 있다. 가령 신개념 항생제나 백신 개발로 이어질 수 있어 의료 분야에서 획기적인 변화가 가능할 것이라는 전망이다.
그러나 인공 DNA 복제 기술이 새 생명체 개발 단계로 이어질 수 있을지는 미지수다. 연구진이 인공 DNA에 섞은 인공 염기(X, Y)는 단 한 쌍(X와 Y가 결합한 형태)뿐이다. 원래 DNA에는 A와 T, G와 C가 각각 결합한 염기쌍이 무수히 많다. 자연 DNA 입장에서는 이물질인 인공 염기쌍이 둘 이상 섞이면 복제를 비롯한 다른 기능들이 제대로 이뤄질지 알 수 없다. 실제로 인공 DNA의 복제는 대장균 세포 속 자연 DNA의 복제보다 속도가 훨씬 느렸다고 연구진은 논문에서 밝혔다.
생명체가 되려면 DNA로부터 단백질이 만들어져야 한다. 생명체의 세포에서는 DNA의 염기 배열에 담긴 규칙에 따라 단백질이 생산된다. 이를테면 RNA라는 생체물질이 염기가 TCT 순으로 배열돼 있는 DNA의 정보를 운반하면 세린이라는 아미노산이 만들어지는 식이다. 이렇게 염기가 3개씩 배열된 조합에 따라 생명체를 구성하는 20가지 필수 아미노산이 생성된다. 그런데 염기가 기존 4가지에서 6가지로 늘면 염기 조합의 경우의 수 역시 늘기 때문에 새로운 단백질이 만들어질 수 있을 것으로 연구진은 예상하고 있다.
이론적으로는 가능해 보인다. 그러나 DNA에서 단백질이 만들어지려면 여러 복잡한 단계를 거쳐야 한다. 원용진 이화여대 분자생명과학부 교수는 “DNA에서 단백질까지 가는 동안 RNA 등 생체물질들이 이른 시간 안에 정보를 인지하고 정확히 전달해야 하는데, 인공 염기가 끼어들면 그게 가능할지 확신할 수 없다”고 말했다.
일부에서는 이번 연구가 ‘신의 영역’을 침범한다는 점에서 윤리 논란을 불러일으킬 수 있다고 우려하고 있다.
임소형기자 precare@hk.co.kr
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