수상 업적

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1978 was awarded jointly to Werner Arber, Daniel Nathans and Hamilton O. Smith “for the discovery of restriction enzymes and their application to problems of molecular genetics”. 1978년 노벨 생리의학상은 “제한 효소의 발견과 분자 유전학의 문제에 대한 응용 연구”로 베르너 아르버, 대니얼 네이선스, 해밀턴 스미스에게 공동 수여되었습니다.

수상 추천문

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분. 올해 노벨 생리•의학상 수상과 관련하여 스웨덴 텔레비전은 다음과 같이 방송하였습니다. “그들의 발견은 실험실에서 사람을 복제하고, 천재를 만들며, 근로자를 대량 생산하고, 범죄자를 만들어 낼 수도 있는 가능성을 열어 주었습니다.” 이 말은 이제 결코 농담이 아닙니다. 하지만 언론의 이와 같은 프랑켄슈타인적 고정관념에서는 벗어나야 합니다. 이제는 과학소설이 아니어도 이런 일이 충분히 일어날 수 있기 때문입니다. 올해 수상자들의 연구는 유전학에서 또 하나의 새로운 시대를 여는 출발점입니다. 유전학은 100여 년 전에 그레고어 멘델의 실험에서부터 시작되었습니다. 멘델은 유전자를 통해 형질이 유전된다는 것을 밝혔습니다. 또한 유전자마다 고유한 기능이 있으며 이것이 세대 간에 정확하게 전달된다는 것도 알게 되었습니다. 유전학의 두 번째 새로운 시대는 30년 전 에이버리` 박사님이 DNA를 가지고 세균 간 유전형질의 전이에 성공함으로써 시작되었습니다. 그리고 유전자와 그 기능에 대한 화학적인 기초가 마련되었습니다. 우리는 여기에서 유전자는 DNA 조각이며 이 DNA는 특정 단백질을 합성할 수 있는 유전암호를 갖고 있음을 알게 되었습니다. 지난 20년 동안 분자유전학 분야에서만 6명의 노벨상 수상자가 배출되었습니다. 이것으로 분자유전학 연구가 얼마나 활발하게 이루어지고 있는지를 알 수 있습니다. 그동안 유전학의 실험 대상은 주로 세균이나 바이러스 등이었지만 그 결과를 사람과 연관짓기에는 별다른 무리가 없었습니다. 하지만 사람에게는 미생물에게서 일어나지 않는 또 다른 과정들이 있습니다. 그리고 그것은 유전자가 지시하는 수많은 생물학적 과정들에 의존합니다. 따라서 우리는 하나의 수정란에서 수많은 기관을 가진 완벽한 개체가 되기까지 유전자가 어떻게 작용하는지에 대한 의문을 갖게 됩니다. 정상적인 발생과정에 혼란이 생기면 질병이나 기형이 유발된다는 것은 알고 있지만, 과연 어떤 과정으로 세포는 특정한 기능을 갖는 하나의 기관으로 발달할 수 있는 것일까요? 1950년대부터 60년대에 걸쳐 과학자들은 이 질문에 대한 해답을 얻기 위해 부단히 노력하였습니다. 그 결과 이제 그 해결의 문 앞에 서있습니다. 그리고 바로 오늘의 수상자들이 이 문을 열어 주었습니다. 이제 우리는 유전학의 세 번째 새로운 시대를 맞이하게 된 것입니다. 분자유전학 연구는 그 대상이 되는 유전자가 엄청나게 많은 정보를 가진 거대 분자이기 때문에 연구에 많은 어려움이 있었습니다. 사람의 세포 하나에 들어 있는 DNA는 세포의 발생과 기능에 관한 모든 정보를 담고 있는 한 권의 책에 비유할 수 있습니다. 이 책의 한 페이지는 하나의 단백질을 합성하는 데 필요한 모든 정보를 담고 있는 유전자가 포함되어 있습니다. 전체 책은 100만 페이지에 달하고 그 부피는 100미터나 되는 서가를 모두 차지할 만큼 큽니다. 그리고 세포 분열마다 이 책 전체가 그대로 복사됩니다. 어느 한 페이지의 한 글자라도 잘못되면 그 세포는 병이 들거나 죽게 됩니다. 이러한 오류는 화학 물질 또는 바이러스가 원인이며 암, 기형, 유전병 등으로 나타납니다. 모든 과학자는 이 책의 내용을 자세하게 읽고 싶어 합니다. 그리고 그 안에 있을 어떤 오류를 인식하여 그 영향을 최소화시키는 방법을 알고 싶어 합니다. 처음에 그들은 흥미로운 내용이 담긴 오류 없는 페이지, 즉 정상적인 유전자를 규명하기 위해 노력하였습니다. 하지만 이 과정에서 책의 모든 페이지, 즉 모든 유전자들이 서로 밀접하게 관련되어 있다는 것을 알게 되었습니다. 그렇다면 전체 내용을 손상시키지 않고서 하나의 페이지, 즉 유전자를 분리해 낼 수는 없는 것일까요? 봉인되어 있는 이 책을 열 수 있는 도구는 바로 제한 효소였습니다. 베르너 아르버 박사님이 이 효소를 처음 발견한 것은 1960년대 초였습니다. 그는 베르타니` 박사와 비글 박사가 10년 전에 발견한 세균의 숙주조절수식`이라는 현상을 분석하는 과정에서 이 효소를 발견하였습니다. 간단한 실험이었지만 아르버 박사님은 이 현상이 DNA 변화로 일어나며 외부 유전자로부터 숙주를 보호하기 위한 것임을 알게 되었습니다. 이때 외부 DNA가 분해되는 것을 보고 아르버 박사님은 세균이 DNA의 반복적인 구조를 인식하여 결합할 수 있는 제한 효소를 갖고 있다고 생각했습니다. 그리고 이 효소가 DNA 나선을 절단하는 것이라고 추측하였습니다. 즉 책의 각 페이지가 분리되는 것입니다. 해밀턴 스미스 박사님은 이와 같은 아르버의 가설을 증명하였습니다. 박사님은 분리 정제된 제한 효소가 실제로 외부 DNA를 잘라내는 것을 보여 주었습니다. 또한 박사님은 효소가 절단하는 부분이 어떤 화학 구조를 갖는지도 밝혀냈습니다. 그리고 제한 효소가 모종의 규칙에 따라 작용한다는 것도 발견하였습니다. 현재 알려진 제한 효소는 100여 개 정도입니다. 이 제한 효소들은 각각 다른 특정 부위를 인식하여 거대한 DNA를 절단함으로써 이 거대분자를 작은 조각으로 나누었습니다. 그리고 이 조각들을 DNA의 구조 연구와 유전학 실험에 유용하게 사용하였습니다. 제한 효소와 관련된 유전학의 발전은 대니얼 네이선스 박사님이 완성하였습니다. 처음으로 제한 효소를 유전학에 적용한 박사님의 연구는 전 세계 과학자들에게 많은 영향을 주었습니다. 그는 원숭이 바이러스의 DNA를 제한 효소를 이용하여 절단함으로써 처음으로 유전자 지도를 완성하였으며 이 방법으로 훨씬 복잡한 지도도 완성할 수 있었습니다. 오늘날 우리는 네이선스 박사님이 규명한 원숭이 바이러스 유전자의 화학식도 완벽하게 쓸 수 있습니다. 제한 효소의 활용은 고등생물 유전학에 대변혁을 일으켰고 고등생물 유전자 체제에 대한 생각을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 고등생물 DNA에는 세균의 DNA와 달리 어떤 한 단백질을 암호화하는 구조가 연속적으로 나타나지 않습니다. 즉 고등생물 DNA는 유전암호를 가진 부분과 유전암호를 갖지 않은 부분들이 교대로 나타나는 구조였습니다. 제한 효소는 유전공학에도 사용되어 유전물질과 이식 유전자의 일부를 선택적으로 제거할 수 있게 됨으로써 고등생물의 유전자를 세균에 이식할 수 있게 되었습니다. 즉 세균이 사람의 호르몬을 생성하게 된 것입니다. 따라서 이제 우리는 세균을 이용하여 의학적으로 중요한 수많은 물질들을 합성할 수 있을 것입니다. 하지만 이런 실험들은 사람도 복제될 수도 있다는 두려움을 불러일으켰습니다. 그러나 그것은 사람의 성질이나 유전자의 성분을 제대로 이해한다면 해소되는 문제입니다. 그 외에 이와 비슷한 오해로 인해 다윈의 진화론이 왜곡되는 경우도 있었습니다. 유전학자인 도브잔스키 박사는 다음과 같이 말하였습니다. “새, 박쥐, 그리고 곤충은 수백만 년 동안의 유전적 진화를 거쳐 날 수 있게 된 반면에 사람은 유전자형을 변화시키지 않은 채 날 수 있는 기계를 만들어 냄으로써 가장 훌륭하게 하늘을 나는 방법을 터득했습니다.” 아르버 박사님, 네이선스 박사님, 그리고 스미스 박사님. 세 분이 발견하신 제한 효소는 분자유전학에 마치 눈사태가 난 것처럼 많은 연구 결과들이 쏟아져 나오는 계기가 되었습니다. 그리고 우리는 제한 효소를 이용하여 유전물질의 구성을 화학적으로 분석할 수 있게 되었습니다. 특히 고등생물의 유전자에 대해서는 뜻밖에 폭넓은 연구 결과를 얻기도 했습니다. 이제 우리는 세포 분화에 관한 기본적인 문제들을 성공적으로 풀 수 있게 되었습니다. 세 분의 연구는 이런 발전에 선도적인 역할을 하였습니다. 왕립 카롤린스카 연구소를 대표하여 세 분께 따뜻한 축하를 전합니다. 이제 전하께서 수여하시는 상을 받으시기 바랍니다.