DNA의 발견

DNA의 발견

우리 세포 속에 DNA가 들어 있다는 사실은 어떻게 알게 되었을까요? 1868년 스위스의 과학자 프리드리히 미셔(Johann Friedrich Miescher)는 상처에서 생기는 고름을 연구하다가 고름에 들어 있는 백혈구의 핵을 추출하는 방법을 고안했습니다. 핵을 추출해 성분을 분석해 보았더니 산성(acid)의 성분이 많다는 것을 알게 되었고, 단백질과 DNA로 구성된 이 물질을 뉴클라인(nuclein)이라고 이름을 지었습니다. 이후 이 물질은 핵산(nucleic acid)이라고 다시 이름이 붙여졌습니다.

 

과학자들은 핵에서 단백질과 DNA를 발견했지만 여전히 어떤 물질이 유전 정보를 담고 있는지는 파악하지 못했습니다. DNA 구조에 대한 연구를 통해 DNA를 구성하고 있는 염기인 A, G, C, T가 발견되었으며, DNA가 염기-당-인산이 결합된 뉴클레오티드가 반복되어 있다는 것을 알게 되었습니다. 1900년대 초반까지만 해도 단백질이 유전 정보를 전달하는 매개체라는 가설이 유력했으나 1928년 그리피스(Fred Griffith)가 실시한 형질 전환 실험을 통해 DNA가 유전 물질이라는 첫 번째 증거를 얻게 됩니다.

▲뉴클레오티드의 반복으로 이루어진 DNA(출처: 에듀넷)

그리피스는 독성을 가진 세균과 비독성 세균을 각각 쥐에 주입하는 실험을 했습니다. 독성을 가진 세균을 쥐에 주입하면 쥐는 죽게 되고, 비독성 세균을 주입한 쥐는 죽지 않고 살 수 있습니다. 다른 쥐에 가열해서 멸균시킨 독성 세균을 주입하였더니 쥐가 살았습니다. 하지만 비독성 세균과 가열한 독성 세균을 동시에 쥐에 주입했더니 쥐에게서 독성을 가진 세균이 검출되었고 쥐는 죽었습니다. 이 실험을 통해서 그리피스는 ‘독성을 가진 세균의 어떤 물질이 비독성 세균으로 이동해 비독성 세균의 형질이 전환시켰을 것이다.’라는 결론을 내렸습니다. 만약 세균의 형질을 바꾸었던 어떤 물질이 단백질이라면 독성 세균을 가열했을 때 이미 단백질이 변성되기 때문에 그리피스가 실험한 결과를 얻을 수 없게 됩니다. 그러므로 이 물질은 단백질이 아닌 것은 확실했습니다.

비슷한 시기에 에이버리(Osward Avery)는 형질전환을 일으킨 어떤 물질의 정체를 파악하게 됩니다. 독성을 가진 세균을 가열해 모두 죽인 후 3개의 시험관에 나누어 담았습니다. 첫 번째 시험관에는 RNA를 파괴하는 효소를 넣고, 두 번째 시험관에는 단백질을 파괴하는 효소를, 세 번째 시험관에는 DNA를 파괴하는 효소를 집어넣고 각각 비독성 세균을 첨가하였습니다. 앞의 두 시험관에서는 비독성 세균이 독성 세균으로 전환되었고, 세 번째 시험관에서는 독성 세균이 검출되지 않았으므로 ‘세균의 형질을 전환시켰던 물질은 DNA이다.’라는 결론을 내렸습니다.

 

이후 허시(Alfred Hershey)와 체이스(Martha Chase)가 실험을 통해 단백질이 아닌 'DNA가 유전 물질이다'라는 가설을 증명했습니다. 단백질과 DNA에 꼬리표를 붙여 어디로 이동하는지를 확인한 것인데, 이 실험으로 세균의 형질이 전환될 때 세균 안으로 들어가는 물질은 단백질이 아닌 DNA인 것이 증명되었습니다.

[자료출처: 에듀넷]