[이문호의 짧은 글, 긴 생각] 스물 여섯 번째

시간이 지날수록 제주다움의 가치는 더욱 빛난다. 제주출신의 공학자, 이문호 전북대학교 초빙교수가 '제주의소리' 독자들과 만난다. 제주다움과 고향에 대한 깊은 성찰까지 필자의 제언을 ‘짧은 글, 긴 생각’ 코너를 통해 만나본다. / 편집자 주

2018년 1월15일 우크라이나에서 독일 경유, 서울로 오는 비행기에서 필자는 사람의 이중나선 유전자 DNA ACGT 비(比)인 30·20·20·30%를 수학적으로 풀었다. 세계 유전자 DNA 학술대회에서 우크라이나출신 샤가프(Chargaff)가 1952년 실험으로 밝힌 유전자비가 왜 그렇게 나왔는가 토론이 벌어졌지만 시원한 답을 내는 학자가 없었다. 세계에서 수학적으로 푼 적이 없다. 비행기에서 푼 결과를 SCI 저널에 발표했다. 우연한 결과였다. 우크라이나 수도 Kiev는 학술기간 4일 동안 눈이 펑펑 쏟아 부었다.

유전자 초기 발명은 1860년 스위스 프리드리히 미셔가 고름 속 백혈구에 단백질에 DNA 원조인 뉴클레인(Nuclein)을 발견했다. 유전자 발견은 미국 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭. 그들은 1953년 3월 7일 이중나선 구조로 되어 있는 DNA의 모형을 마분지(馬糞紙)로 완성했고 4월 25일자 ‘네이처’ 171호에 그 결과를 발표했다. 1951년에 케임브리지에서 만난 왓슨과 크릭은 곧 DNA의 구조를 규명해 보자는 데 의견의 일치를 보았다. 미국 캘리포니아 공과대학의 라이너스 폴링과 영국 킹스 칼리지의 윌킨스와 로잘린드 프랭클린은 DNA의 구조를 연구하는 대표적인 사람들이었다. DNA의 구조를 밝혀내는 연구를 시작한 왓슨과 크릭은 그때까지 알려졌던 사실들을 토대로 DNA가 염기, 당, 인산으로 이루어진 뉴클레오티드가 길게 연결된 사슬 모양의 구조일 것이라고 확신하고 있었다. 왓슨과 크릭은 경쟁자인 킹스 칼리지의 윌킨스와 프랭클린의 도움을 많이 받았다. 윌킨스는 DNA가 나선 구조를 하고 있을 것이라는 이야기를 해주었고 엑스선 회절 사진을 보여주기도 했다. 프랭클린은 DNA에서 네 가지 염기와 뉴클레오티드의 사슬, 인산과 당, 수분의 존재를 엑스선 회절을 통해 확인했으며 DNA가 최대 네 개의 사슬을 가진 나선 구조로 되어 있고, 염기는 사슬과 연결되어 있으며 전체 구조의 안쪽에 위치한다는 것을 밝혀냈다. 1952년 초 프랭클린은 DNA의 선명한 엑스선 회절 사진을 찍는 데 성공했다. 이 사진에는 DNA의 나선형(螺旋形) 구조가 결정적으로 드러나 있었다. 1953년 1월 30일 킹스 칼리지를 방문했던 왓슨은 프랭클린의 사진을 우연히 봤다. A(아데닌) C(시토신) G(구아닌) T(티민) 이중나선 생명의 유전자!

이번 기회에 우리나라는 바이러스 백신 개발에 온 힘을 기울여 백신 부족의 수모를 겪지 말아야한다. 출처=픽사베이.
이번 기회에 우리나라는 바이러스 백신 개발에 온 힘을 기울여 백신 부족의 수모를 겪지 말아야한다. 출처=픽사베이.

DNA엑스선 회절 사진 한 장과 유전자비(比)...이중나선 DNA 의 발명의 단초

프랭클린의 엑스선 회절 사진으로 DNA가 이중나선 구조를 하고 있을 것이라는 자신들의 생각에 확신을 가지게 된 왓슨과 크릭은 2월 4일부터 DNA 모형을 제작하기 시작했다. 2월 중순에는 기본적인 이중나선 구조 모형이 만들어졌고, 최종 DNA의 이중나선(Double Helix) 구조 모형이 완성된 것은 3월 7일이었다. 왓슨과 크릭은 킹스 칼리지에 이 발견을 공동 명의로 하자고 제안했지만 킹스 칼리지에서는 거절하고 대신 이 연구에서의 자신들의 공헌을 인정받을 수 있는 논문을 왓슨과 크릭의 논문과 함께 발표하게 해달라고 요청했다. 이렇게 해서 20세기 생물학의 가장 중요한 세 편의 논문은 1953년 4월 25일자 ‘네이처’ 171호에 발표되었다. 왓슨과 크릭은 DNA 구조를 규명한 업적을 인정받아 1962년에 노벨상을 수상했다. 나선 구조를 증명하는 엑스선 사진을 제공했던 로잘린드 프랭클린은 1958년에 암으로 사망했다. 등산을 좋아한 미인이었던 프랭클린이 그때까지 살아 있었다면 그녀가 노벨상을 공동 수상했을 것이다.

이중나선 유전자 DNA 비(比): 비행기 안에서 푼 염기서열 A C G T(U)를 보면 C와 G를 더하면 40%, A와 T를 더하면 60%, 이 넷을 모두 다 더하면 100%. 그렇다면 확률적 결합을 샤논(Shannon) 정보이론결합을 하면 뒤집어진 컵 모양의 포물선 형태가 나왔다. 사람은 A C G T의 비가 30 20 20 30, 커피는20 31 30 16과 비교하면 가운데 C G 값이 요철(凹凸)로 상보적(相補的), 그래서 커피를 각성제로 마신다. 감귤은 20 32 30 16, 녹차는 17 34 33 14이다. 유전자 DNA비가 감귤과 커피는 95%가 같다. 

지구 기후 열대화로 제주 기온이 상승, 종(種)이 다르지만, 커피와 감귤이 후성유전자 결합한 Coffrange가 가능하다고 본다. 노란 감귤 대신 빨간 커피나무다. 노지(露地)에 강한 것은 녹차와 커피나무 결합이 더 강하다. 모든 생체인 식물이나 동물 바이러스도 DNA 유전자비(比)가 사람과 비슷하다. 예를 들어 바실러스균(Bacilus)은 28 21 21 29, 대장균은 24 25 25 24. 코로나19 바이러스는 30 18 19 32. 천연두(天然痘Variola)는 33 16 16 33로 이것이 진화된 돌연변이 변종(變種)이 코로나의 원형이다. 유전 정보는 단일 가닥의 RNA(DNA의 전사체轉寫体, Transcriptome 行列 두줄에서 한 줄로 지움) 유전체에 담겨있다. m(Messenger)RNA항생제 백신이 여기서 나왔다. 미국서 개발한 모더나(Moderna)의 mRNA-1273, 화이자(Pfizer)의 BNT162b2. 이 백신은 혈전(血栓피떡)의 부작용이 없는 것으로 알려졌다. 필자도 화이자의 백신주사를 맞았다. 

미국이 코로나 백신 키(Key)를 갖고 있다. 우리나라는 미국과 '백신 스와프', 맞교환을 논의 중인데, 반도체와 차량용 배터리 분야 협력을 미국 백신 지원을 이끌어내는 지렛대로 활용하겠다는 것이다. 이번 기회에 우리나라는 바이러스 백신 개발에 온 힘을 기울여 백신 부족의 수모를 겪지 말아야한다. 더 이상 미국에 매달리지 말아야한다. 코로나 관련 유전자 DNA 정보를 제공해준 질병관리청 고위험 병원체 분석과 유민아 선생과 유전자 행렬을 푸는데 코멘트를 해준 러시아 과학원 Sergey Petoukhov 교수께 감사드린다.

# 이문호

이문호 교수는 제주도 서귀포시 안덕면 서광리 출신 전기통신 기술사(1980)로 일본 동경대 전자과(1990), 전남대 전기과(1984)에서 공학박사를 각각 받고 미국 미네소타 주립대서 포스트닥(1985) 과정을 밟았다. 이후 캐나다 Concordia대학, 호주 울릉공- RMIT대학, 독일 뮌헨,하노버-아흔대학 등에서 연구교수를 지냈다. 1970년대는 제주 남양 MBC 송신소장을 역임했고 1980년부터 전북대 전자공학부 교수, 초빙교수로 재직 중이며 세계최초 Jacket 행렬을 발견했다. 2007년 이달의 과학자상, 과학기술훈장 도약장, 해동 정보통신 학술대상, 한국통신학회, 대한전자공학회 논문상, 2013년 제주-전북도 문화상(학술)을 수상했고 2015년 국가연구개발 100선선정, 2018년 한국공학교육학회 논문상을 수상했다. 현재는 제주문화의 원형(原型)과 정낭(錠木) 관련 이동통신 DNA코드를 연구하고 있다. 

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