DNA와 다른 RNA가 가져다 줄 미래
▲ RNA와 DNA의 차이를 알기 전에 각각이 무엇인지 먼저 살펴보아야 한다.
DNA는 인간을 비롯한 모든 생물체에 존재하는 분자로, 우리가 살아가는 데 필요한 모든 유전 정보를 가지고 있다. DNA의 염기 서열은 A, T, C, G로 구성되어 있으며 세포는 이 염기들의 순서를 바탕으로 우리가 생존하는 데 필요한 다양한 단백질을 만들어낸다.
RNA도 마찬가지로 모든 생물체에 존재하는 분자로 DNA에 저장된 정보를 복사해 단백질을 만드는 데 사용되도록 전달하는 역할을 한다. 또한, 단백질을 생성함에 있어서는 다양한 종류의 RNA가 관여하게 되는데, 각각은 조금씩 다른 역할을 하며 유전 정보와 단백질 사이를 이어지는 '전령'과도 같은 역할을 한다.
▲ RNA는 DNA를 어떻게 사용하는가?
RNA가 DNA를 전달하기 위해서는 RNA가 DNA 정보를 복사해야 하는데 이때 RNA의 구조부터 알아야 한다. RNA도 DNA처럼 염기로 구성되어 있지만 다른점이 하나 있다면 DNA의 염기 중 T 대신에 U 를 사용한다. RNA는 따라서 A, U, C, G의 네가지 염기로 이루어져 있고, 이러한 염기를 사용해 DNA 염기 순서를 복사하는데 이 과정을 아울러 '전사'라고 부른다.
전사가 끝나면 RNA는 이 정보를 단백질을 만드는 세포 내 장소로 전달하게 되는 것이다.
DNA와 RNA의 구조를 보면 서로 닮아 있는 것 처럼 보이지만 실상은 아주 큰 차이를 보인다.
DNA는 두가닥으로 이루어진 이중나선의 구조이다. 마치 사다리의 두 개의 난간이 염기라는 물질로 이어져 있는 것처럼 말이다. 반면 RNA는 보통의 경우 한가닥으로 되어 있어 사다리를 반으로 자른 모양처럼 보인다.
▲ 그렇다면, DNA와 RNA는 왜 이런 구조적인 차이를 가지게 되는 것일까?
이러한 구조적인 차이는 각각의 기능에 최적화되어 있기 때문이다. DNA는 유전정보를 오랜 시간 안전하게 보존해야 하므로 안정적이고 폐쇄적인 이중 나선 구조를 가지고 있고, 세포 핵이라는 특별한 장소에 잘 감겨 보관되어 있다. 반면, RNA는 단백질을 만들고나면 더이상 필요하지 않기 때문에 일회용처럼 쉽게 분해될 수 있도록 한 가닥으로 되어 있다.
또한 RNA는 DNA 전체가 아닌 일부만 복사하여 전달하므로 훨씬 작으며 그 덕분에 세포 핵 바깥으로 이동해 단백질 생성이 이루어지는 장소까지 안전하게 전달될 수 있다.
▲ RNA는 사실 단순하게 전령의 역할을 넘어서 우리 몸 안에서 정보를 전달,조절하고 명령을 내리는 다양한 역할을 한다. 여기 RNA의 종류를 살펴보자.
- mRNA(전령 RNA): DNA의 정보를 가져와 단백질을 만드는 역할
- tRNA(운반 RNA): 단백질을 만들 재료인 아미노산을 운반
- rRNA(리보솜 RNA): 단백질을 실제로 만들어주는 리보솜의 구성 성분
- miRNA, siRNA: 유전자의 작동을 조절하는 작은 RNA들
▲RNA의 활용
1) 코로나19 치료에 사용된 mRNA 백신- 바이러스의 유전정보 중 일부를 담은 RNA를 몸에 주입하면 그 RNA가 우리 세포 안에서 바이러스 단백질을 만들고, 우리 몸은 그것을 이물질로 인식해 항체를 만들어낸다. 이 방법은 빠르고, 안전하며, 다양한 변이에 대응하기 쉬운 장점이 있기에 지난 코로나 백신이 개발될 수 있었고 앞으로 다가올 희귀 질병이나 변종 바이러스에 mRNA 백신이나 치료제가 적극 활용될 수 있다.
2)RNA는 다양한 방식으로 임상실험에 활용되고 있는데, 특히나 암진단에서 큰 역할을 한다. 대부분의 암은 DNA의 오류로 인해 단백질 문제가 생겨 발생하며 그 오류가 눈에 띄지 않는 경우도 많이 발생한다. 이럴 때 RNA를 분석하면 DNA에서 무슨 문제가 발생했는지 단서를 찾을 수 있다.
3)RNA와 AI가 결합되면 유전자 치료, 노화 조절, 정밀 의학(개인 맞춤형 치료) 등이 현실화 될 수 있다.
RNA는 단순한 생명체 구성요소가 아니라 인구 수명이 연장되고 있는 현 시점에서 다양한 질병의 치료와 예방, 그리고 미래 의학의 핵심 기술로 자리잡고 있다. 코로나 19를 계기로 많은 사람들이 RNA 기술의 힘을 직접 체험했고, 앞으로도 RNA는 다양한 질병 치료와 생명공학 발전의 중심이 될 예정이다. 이와 같은 이유로 전 세계는 RNA 기술에 주목하고 있으며 앞으로의 발전이 기대된다.