비전공자를 위한 생명공학 기본 지침서 (1)

안녕하세요. 바이오길라잡이입니다

이번 글을 시작으로 바이오에 관심은 많은데 도대체 무슨 말을 하는지 모르겠다 혹은 현재 바이오 관련 기업에 취직하여 일을 하고 있는데 function부서 즉 구매나 회계팀에 근무를 하고 있어 연구랑 생산에서 무슨 원자재를 사달라고 하는데 도대체 이건 뭐길래 이렇게 비싸고 또 이건 뭐길래 이렇게 싼 지 등 업무 진행함에 있어서 너무 답답하신 분들을 위해서 비전공자를 위한 생명공학 기본 가이드를 드리고 싶어 이렇게 시작하게 되었습니다. 글로 설명하는 것의 특성상 엄청나게 깊게 설명드리지는 못하겠지만 기본 개념이라도 알고 계신다면 아마 큰 도움이 되실 거라 생각됩니다. 계속 틈틈이 이번 첫 번째 글을 시작으로 계속 시리즈로 만들 예정이니 많은 관심 부탁드립니다

 

 

1. 분자생물학을 이해해 보자

생명공학의 근간은 분자생물학이라고 해도 괜찮을 만큼 생명공학의 정석과 같은 학문입니다. 전공자들이 보았을 때는 별 큰 감명은 없겠지만, 만약 비전공자분들이라면 이 분자생물학에 나오는 기본 분자들만 이해하고 있어도 보는 시야가 매우 달라지기 때문에 준비를 하였습니다.

 

1.1 DNA

DNA는 사실 엄청 많이 여기저기서 들어보셨을 것 같습니다. DNA는 생명공학 분자생물학에 있어서 가장 먼저 배우는 매우 중요한 분자입니다. 많이 들어보신 분들은 아시겠지만, DNA는 우리 몸의 모든 유전정보를 암호화하여 가지고 있는 분자입니다. 하지만 DNA 그 자체만으로는 어떤 기능적인 역할을 가지고 있다고는 할 수 없습니다. 다만, 매우 주요한 정보들을 내포하고 있는 분자이기 때문에 연구가치가 매우 높은 분자라고 할 수 있습니다. DNA는 4개의 base 즉 염기라고 하는 것들이 모여서 만든 굉장히 안정된 구조의 분자입니다.

A, T, G, C가 바로 4개의 염기인데 A와 T 그리고 G와 C가 짝을 이루어 이중 나선구조로 이루어져 있습니다.

그리고 이런 4개의 염기서열 (순서)가 유전정보를 암호화하고 있다고 생각하면 됩니다.

 

1.2 RNA

RNA는 DNA의 이중 나서 구조가 세포 안에 있는 어떤 작용에 의해서 이중구조가 깨지면서 생기는 분자입니다. 굉장히 안정된 이중나선 구조에서 1중으로 잘리게 되면서 당연히 매우 민간하고 불안정한 구조로 존재합니다. 이와 연관된 것으로 mRNA 백신의 경우 초기에 어떻게 이 백신을 저온으로 잘 옮길 수 있는 'Cold Chain System'이 이슈화된 것 역시 불안정한 구조의 RNA를 손상되지 않고 운반하는 것이 매우 중요하기 때문이라고 생각하면 됩니다. 세포 내에서 DNA가 RNA로 바뀌는 과정을 전문용어로 'Transcription', '전사'라고 지칭합니다.

 

1.3 Protein

최근 바이오의약품에 관심을 가지고 계신 분이라면 이 Protein 즉, 단백질이 중요하다는 것은 알고 계실 것 같습니다. Protein은 실제 유전정보들이 풀어지면서 나오는 최종산물이라고 보시면 되고, 이 과정을 전문용어로 'Translation' '해독'이라고 부릅니다. 결국 이 말은 실제로 몸 안에서 기능적인 역할들은 이 단백질들이 다 한다고 생각하시면 됩니다. 이 단백질들은 peptide라는 기본 구조들이 연결되고 3차원적인 구조를 이루면서 만들어지는데 각 peptide는 3개의 염기서열이 한 개의 peptide를 암호화하고 있습니다 예를 들어, DNA에서 A-T-G-C-G-G라는 순서가 있다면 ATG가 한 개의 peptide를 그리고 CGG가 한 개의 peptide를 암호화하고 있다고 생각하시면 쉽게 이해가 되실 것 같습니다. 

단백질의 기능은 단백질이 어떤 형태의 구조를 가지고 있는지에 따라서 결정되는데, 흔히 단백질을 이야기하면 1차, 2차, 3차 구조를 언급합니다. 1차는 peptide라는 기본단위들이 그냥 연결된 1차원적인 형태의 단백질을 의미하고, 2차 구조는 1차 구조에서 부분적인 접힘(folding)이 생겨서 일부에서 3차 구조의 형태를 띠고 있으며, 3차 구조는 2차 구조보다 저 접힘이 많아져 완벽한 입체구조를 갖춰진 형태입니다. 기능적인 부분도 고차원으로 가고 복잡해질수록 주요한 역할들을 많이 한다고 생각하면 됩니다. 우리가 흔히 알고 있는 항체도 단백질의 한 종류이며 3차 구조 단백질의 대표적인 예라고 할 수 있습니다.

 

바이오의약품에 분자생물학은 어떻게 응용될까요?

바이오의약품 전반적으로 분자생물학은 안 거치는 곳은 없습니다. 나중에 설명하게 될 세포주(Cell Line)를 만드는 과정부터 연구, 생산 그리고 제형까지 이런 분자생물학적인 지식을 기반으로 진행됩니다. 하지만 이번 글을 비전공자들을 위한 글이니 조금 더 이해가 쉬운 예를 소개해보고자 합니다.

가장 대표적인 예는 mRNA 백신입니다. 제목 그대로 RNA자체를 치료제의 source로 사용하기 때문에 대표적인 분자생물학적인 요소를 이용한 바이오의약품이라고 할 수 있습니다.

두 번째는 항체입니다. 항체는 대표적인 단백질 바이오의약품으로 이 부분은 뭐 굳이 설명 안 해도 다 아실 거라 생각됩니다.

마지막으로 유전자치료제입니다. 유전자치료제는 아직 제가 글로 적진 않았지만 빠른 시일 내에 포스팅을 할 예정입니다. 유전자치료제는 말 그대로 유전자를 활용한 바이오의약품인데 이 유전자치료제를 위해서는 DNA를 자르고 붙이고 조작하여 조작된 DNA를 많이 생산하여 적용하는 치료제입니다(추후에 조금 더 자세히 이 부분은 다뤄보도록 하겠습니다)

 

이렇듯 분자생물학의 기본적인 개념만 알 고 있어도, 바이오의약품 시장의 아이템을 이해하는데 굉장히 많은 도움이 됩니다. 비전공자분들은 제가 이번글에서 간단하게 언급하였지만 위 3개의 분자에 대해서 개념에 대해서만 잊지 않고 숙지하고 계신다면 많은 도움이 되실 것이라 생각됩니다.