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[표지로 읽는 과학]전사의 과정을 생생히 본다

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[표지로 읽는 과학]전사의 과정을 생생히 본다

2021.06.06 06:00
사이언스 제공
사이언스 제공

국제학술지 ‘사이언스’는 4일 핑크와 빨강, 주황색의 꼬불꼬불한 선들이 서로 말려 있는 모습을 표지로 실었다. 아주 복잡하게 얽혀 있어 도무지 풀어낼 수 없는 실타래처럼 보인다. 그리고 그 실타래 가운데 ‘어떻게 전사가 시작되나. 인간 전사 과정을 고화질로 보다(How Transcription Begins. Human Transcription Machinery at High Resolution)’라는 문구가 박혀 있다.


전사는 DNA을 원본으로 해 RNA가 만들어지는 과정을 의미한다. RNA는 몸 안의 여러 역할을 하는 단백질 형성을 위한 촉매 역할을 한다. 사람이 속한 진핵생물의 경우 전사는 게놈이 있는 핵 내에서 일어난다. 이 전사 과정을 ‘다중서브유닛 매개 복합체(multisubunit Mediator complex)’가 활성화시키는데 그 정확한 과정은 비밀에 싸여 있다.


얀후이 쉬 중국 푸단대 의대 교수팀은 극저온 전자현미경으로 이 과정을 들여다본 결과를 이번 주 사이언스에 공개했다. 


극저온전자현미경은 ‘극저온’이라는 이름 그대로 수용액에 담긴 생화학 분자를 영하 200도 이하의 극저온 상태로 급속히 냉각시켜 분자의 움직임을 잠깐 멈추게 한 뒤 정밀하게 관찰하는 전자현미경이다. 바이러스, 단백질 같은 생체 분자를 원자 수준에 가깝게 자세하게 볼 수 있다. 과학 연구에 혁신을 가져온 공로를 인정받아 극저온전자현미경을 개발한 과학자 3명은 2017년 노벨 화학상을 받기도 했다.


연구팀이 극저온전자현미경을 활용해 전사 과정을 관찰한 결과, 다중서브유닛 매개 복합체는 DNA를 원본으로 RNA를 합성하는 효소의 한 종류인 RNA 중합효소II에 결합한다. 표지 왼쪽에서 보이는 주황색이 다중서브유닛 매개 복합체, 보라색이 RNA 중합효소II다. 


효소와 결합한 복합체는 ‘전사 개시 전 복합체(PIC)’ 형성을 촉진한다. 전사 개시 전 복합체는 RNA 중합효소II가 RNA 합성을 위해 전사 개시 부위에 결합하는 돕는 여러 단백질들의 복합체다. 표지 가운데 밝은 빛을 볼 수 있다. 전사 개시 전 복합체 형성이 촉진되면서 DNA의 영역이 넓어지고 있다. 이후 비로소 전사 과정이 시작된다는 게 연구팀 설명이다.


연구팀은 “이번 연구를 통해 비밀에 감춰졌던 전사 과정을 관찰했다”며 “추가 연구를 통해 더 자세한 과정을 밝힐 수 있을 것”이라고 밝혔다.
 

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