Molecular Biology

DNA가 먼저일까? 아니면 단백질이 먼저일까?

리보자임의 발견과 RNA 세계의 가설은 이 질문에 대한 해답을 다른 관점에서 생각할 수 있도록 만들었다. 리보자임이 발견되기 전까지만 해도 효소가 유일하게 알려진 천연 촉매제였기 때문이다.

리보자임(RNA 효소 또는 촉매 RNA로도 알려진)은 생화학 반응을 촉진하는 RNA 분자이다. 1980 년 대, 토마스 체크(Thomas Cech)와 시드니 알트만(Siendy Altman)이 최초로 리보자임을 발견하였고 이후 리보자임의 촉매적인 특성을 연구했다. 토마스 체크는 테트라히메나 테르모필라(Tetrahymena thermophila)의 리보솜 RNA 유전자의RNA에서 별도의 세포 추출물이 없어도 인트론(intron)이 절제되는 것을 발견했다. 또한, 시드니 알트만과 동료는 전구체를 활성 tRNA로 바꾸는 효소인 박테리아 RNase P를 발견했다.그러나 단백질 외에, 이 효소는 단백질 성분이 없어도 전구체 tRNA의 분할을 자극할 수 있는 RNA를 포함하고 있다는 것이 밝혀졌다. 그리고 토마스 체크는 RNA의 인트론 염기 서열 부분이 인산다이에스터 결합(phosphodiester bonds)을 끊고 재결합할 수 있다는 결론을 내렸다. 1989년, 그들은 이러한 공로를 인정받아 공동으로 노벨 화학상을 수상했다. 천연 리보자임 촉매는 그들 자신의 인산다이에스터 결합의 가수 분해와 아미노 전이효소 활동, 그리고 다른 RNA의 가수분해를 촉진한다. 효소만큼 특이적이고 RNA에 속하기 때문에 리보자임이라고 불린다. 하지만 리보자임은 아래와 같은 점에서는 효소와 다르다.

1) 효소와 달리, 리보자임은 특정한 pH나 온도가 필요하지 않는다.
2) 리보자임은 뉴클레오티드로 구성된다.
3) 리보자임은 활성 부위나 촉매 부위 등 명확하게 정의된 영역이 없다.
4) 극소량의 물질과 작용하지만, 이는 아주 제한적이다.

현재까지 많은 리보자임이 발견되었다. 자연 상태에 존재하는 리보자임의 발견도 증가하고 있고, 이에 따라 몇몇 리보자임은 인공적으로 합성되었다. 그들의 특성때문에, 리보자임은 치료제나 바이오센서로서, 유전체 기능 및 유전자 발견에 적용하기 위해 연구되었다.