예쁜꼬마선충 이야기
일요일, 9 8월 2009, 04:53 오전 에 나 성수
 


 예쁜꼬마선충은 박테리아를 먹고 사는 선형 동물의 한 종류 입니다. "예쁜꼬마선충" 이라는 이름은 우리나라 명칭이고, 학명은 Caenorhabditis elegan로 C.elegans로 줄여부르기도 합니다. 그런데 최근에 이 예쁜꼬마선충이 생물 실험을 하는 데에 매우 유용한 생물로 각광받고 있습니다. 실제로도 21세기 들어서만 예쁜꼬마선충을 이용한 실험을 통해 노벨상을 받은 과학자만 6명이나 되구요. 도대체 무엇때문에 예쁜꼬마선충이 생물실험을 하기에 매우 유용한 걸까요?

 예쁜꼬마선충이 생물실험을 하는데에 유용한 까닭중 하나는 그 경이로운 성장속도 때문입니다. 예쁜꼬마선충이 알에서 깨어나 완전히 성장하고 다시 알을 낳기까지는 고작해야 4일정도밖에 걸리지 않습니다. 인간이 완전히 성장하는데 15년 이상이 걸리고, 여타 다른 동물들도 수년에 걸친 성장 끝에 비로소 완전히 성장하며, 심지어는 멘델이 유전법칙을 알아내는데에 사용한 콩조차도 심어진 후 열매를 내기까지 수개월이 걸리는 것에 비하면 예쁜꼬마선충은 세포의 분열을 통한 성장을 관찰하기에 딱 알맞은 생물임에 틀림이 없죠.

 예쁜꼬마선충을 처음으로 모델생물로 채택한 과학자는 남아프리카 공화국 출신의 영국 과학자인 Sydney Brenner입니다. 그는 1974년에 예쁜꼬마선충의 유용함을 발견하고 모델생물로 채택했습니다. 그는 7년에 걸쳐서 여러가지 돌연변의체를 분리한 끝에,결국 2002년에 노벨 생리학상을 수상할수 있었습니다.

 Sydney Brenner와 함께 2002년에 노벨 생리학상을 수상한 과학자는 두명이 있는데요. 그 둘 모두 예쁜꼬마선충을 이용한 연구를 통해 공동 수상을 했습니다. John E. Sulston은 예쁜꼬마 선충의 단순함과 빠른 성장을 이용하여 그 탄생부터 세포 분열이 일어나는 과정 하나 하나를 현미경으로 조사하여 어떤 세포에서 어떤 세포가 갈라져 나왔는지 추적한 공로로 노벨 생리학상을 수상했습니다.

 2002년에 그들과 함께 공동수상을 한 또다른 과학자는 H. Robert Horvitz인데요. 이 분 역시 예쁜꼬마선충을 이용한 실험 끝에 공동 수상의 기회를 얻게 되었습니다. 이 분이 진행한 연구는 일명 '세포자살'에 대한 연구였는데요. 세포 자살이란, 인간을 예로 들면 태아의 손은 맨 처음부터 가늘고 길게 세포가 만들어지지 않습니다. 처음에는 마치 원과 같이 둥글게 만들어지고, 거기에서 차 차 다섯가지 손가락의 윤곽이 들어나게 되는 거죠. 그러한 과정에서 다섯가지 손가락 사이 사이에 있는 세포들은 완벽한 손가락의 구현을 위해 스스로 목숨을 끊습니다(?). 이러한 진행 과정을 세포 자살이라고 하구요. H. Robert Horvitz라는 분은, 예쁜꼬마선충을 이용한 실험에서 세포 자살에 필수적으로 관여하는 유전자를 발견하신 공로로 공동수상의 영예를 안게 되셨습니다.

 2006년에도 두명의 과학자가 예쁜꼬마선충을 이용한 실험을 통해 노벨 생리학상을 공동 수상하셨는데요. Andrew Z. Fire와 Craig C. Mello가 그들입니다. 이들은 예쁜꼬마선충을 이용하여 유전자 발현이 어떻게 조절되는지를 연구했는데요. 그 결과 이들은 RNA방해(간섭), 즉 예쁜꼬마선충에서 특정 유전자로부터 전사된(DNA의 유전정보를 복사받은) mRNA가 분해되는 기본적인 원리를 밝혀냈습니다. 이 같은 발견은 인해 향후 질병의 치료(감염성 질환, 심혈관계 질환, 암, 내분비 장애 등..)와 유전공학의 연구에 매우 유용하게 쓰일 수 있다고 합니다.

http://www.frandlab.com/img/research.jpg
 심지어는 예쁜꼬마선충을 이용하여 노벨 화학상을 수상하신 분도 계십니다. 2008년, 그러니까 바로 작년에 Martin Chalfie는 GFP(녹색형광단백질)을 만드는 DNA를예쁜꼬마선충을 비롯한 여러 생물들에게 삽입하여 생물들의 신체 기관등을 매우 선명하게 관찰할 수 있게 한 공로로 노벨 화학상을 수상하셨습니다. 녹색형광단백질이란, 스스로 빛을 내는 단백질인데 해파리 혹은 반딧불이 등의 신체에 일부로 자리잡고 있습니다. 작년 2008년에는 이러한 형광 단백질을 연구한 과학자들이 노벨 화학상을 수상했는데요. 이러한 단백질을 발견, 혹은 추출하거나 그분들 중에서도 Martin Chalfie은 빛을 내게 하는 DNA 조각을 잘라내어 삽입함을 통해 형광을 내는 여러 동물들을 만드셨습니다. 최근에는 예쁜꼬마선충 뿐만이 아니라 형광 원숭이, 형광 닭(귀여움ㅠㅠ)등의 매우 다양한 종류의 생물까지 만들어졌다고 하네요. ^^


 이렇게 많은 분들이 예쁜꼬마선충을 이용한 연구로 노벨상을 수상하셨는데요. 그럼에도 불구하고 아직 예쁜꼬마선충을 이용할 수 있는 연구 분야는 무궁무진하다고 생각합니다. 실제로 예쁜꼬마선충이 그만큼 흥미로운 신체구조와 특징들을 가지고 있기도 하구요.


http://www.mimage.uni-frankfurt.de/images/modelsystems/c_elegans_lifecycle01.jpg


 지금까지 거론하지 않았던 예쁜꼬마선충의 흥미로운 특징중의 하나는 바로 Dauer Larva입니다. 예쁜꼬마선충의 정상적인 성장 과정은 상단의 그림가과 같이 순차적으로 알에서 깨어난 후, L1, L2, L3, L4 Larva를 거쳐, 성충으로 성장하는데요. 매우 흥미롭게도 이 예쁜꼬마선충은 매우 똑똑해서(?) L2 Larva과정에 이르렀을때, 주변의 먹이에 비해 자신들의 무리(예쁜꼬마선충들)가 너무 많다고 판단되면 L3 Larva대신 Dauer Larva의 단계로 접어들게 됩니다. Dauer Larva로 접어든 예쁜꼬마선충은 살이 빠져서 얇아지는 등(?) 신체에 변화가 찾아오게 되고 신체대사를 조절하는 호르몬을 마구 분비하여 기적적으로 몇개월간 먹지도 않고 살아남을 수 있습니다. 예쁜꼬마선충의 평균 수명이 2~3주인것에 비교하면 정말 기적같은 일이라고밖에 말할 수 없네요. 자신의 평균수명의 몇배동안을 먹지도 않고 살아남을 권한을 갖게 되다니요! 


이와 같이 예쁜꼬마선충은 과학적 연구대상으로서의 가치가 매우 풍부하고 신비롭기도 한 귀여운 생명체 입니다. 앞으로 이 경이로운 생명체를 대상으로 한 신비로운 연구들이 얼마나 많이 쏟아질지 기대가 되네요 ^^.

회신: 예쁜꼬마선충 이야기
일요일, 9 8월 2009, 04:55 오전 에 나 성수
  근데 여기다가 글 써도 되는건가요..

퍼온거 아니고 직접 작성한거랍니다 ㅠㅠ(대부분의 내용을 강의 들은거에서 참고했지만..)
회신: 예쁜꼬마선충 이야기
금요일, 6 5월 2011, 01:44 오후 에 최 민석
  귀엽네요