단백질은 어떻게 만들어질까?

  생명체에 있어서 없어서는 안 되는 단백질은 어떻게 만들어질까? 단백질 합성은 유전자로부터 시작되며, 정상적인 기능을 가진 단백질이 만들어지기 위해서는 여러 단계를 거쳐야 가능하다.

  우선 DNA 염기서열에 있어 변화가 생기는 돌연변이가 없어야 한다. 흔히 세포 분열 과정에서 새로운 DNA가 만들어질 때 뉴클레오티드의 소실이나 첨가, 또는 치환에 의해 돌연변이가 일어난다. 혹은 외부의 다른 이유로 인해, 예를 들면 태양의 강한 자외선에 의해 DNA가 끊어지기도 한다. 만약 이렇게 DNA가 끊어지게 되면 세포 자체 내에서 DNA를 다시 붙이는 작업이 일어나지만, 그 작업 과정에 있어 불완전하게 복구가 될 수도 있어 뉴클레오티드가 소실되는 돌연변이가 나타나기도 한다. 이렇듯 아미노산의 서열을 정하는 DNA의 염기서열에 문제가 생기면 정상적인 단백질은 만들어지지 않는다.

  돌연변이가 없다면 DNA로부터 mRNA가 만들어진다. mRNA는 세포 자체의 필요 때문에 세포의 자발적인 결정으로 인해 만들어지기도 하고, 외부에서 전달되는 신호에 의해 만들어지기도 한다. 외부의 신호는 호르몬 같은 다양한 신호 전달 물질에 의해 전달되며, 세포는 다양한 수용체를 통해 이를 받아들인다. 이러한 신호 전달 경로가 차단되면 필요한 mRNA가 만들어지지 않거나, 필요하지 않은 mRNA가 만들어져 심각한 질병을 일으키는 원인이 된다. 신호 전달 이상으로 인해 생기는 질병을 치료하는 약은 신호를 전달하게 하거나, 잘못된 신호를 차단하는 역할을 한다.

  mRNA로부터 생성된 단백질은 공정 과정을 거쳐 기능적인 단백질로 만들어져야 한다. 아미노산이 연결되어 만들어진 직선 모양의 단백질은 꼬이기도 하고, 다른 부위와 결합하기도 하면서 3차원의 기능적인 구조가 형성이 된다. 아미노산의 가 부분은 인산화, 아세틸화 같은 화학적 작용으로 인해 다양한 형태의 변형을 통해 기능적인 단백질로 된다. 또한 이러한 단백질들은 핵, 세포질, 세포막 등 기능을 수행할 곳으로 보내져야 하는데, DNA에는 이러한 이동 수단에 대한 정보도 포함되어 있다. 단백질이 필요로 하는 곳에 정상적으로 이동이 되면 이를 바탕으로 생명 활동은 가능해진다.

  생명체 안에 존재하는 단백질은 아주 작고 상상을 초월할 정도로 많이 있지만, 이러한 모든 단백질은 하나하나 미세하고 복잡한 과정을 통해 일일이 만들어지는 것이다. 이렇듯 생명체 안의 모습은 우주와도 흡사한 또 다른 엄청난 세계가 존재하는 것이다. 과학은 그래서 알면 알수록 신비하고도 오묘하다는 것을 부인할 수가 없다.