안녕하세요
생물·생명
Q. 백신의 부작용 연구가 중요한 이유는 무엇인가요?
말씀하신대로 실제 코로나19 팬데믹 이후 백신 부작용 연구는 더욱 관심을 받고 있는 상황입니다.백신은 많은 사람들 살리기는 했지만, 그 확율이 높지 않더라도 부작용이 보고되고 있기 때문입니다. 부작용 연구는 백신 안전성을 과학적으로 증명하여 사람들의 신뢰를 높이는 데 필수적입니다.또한, 어떤 사람에게서 부작용이 발생하는지, 그 원인은 무엇인지 등을 파악하여 위험군을 식별하고 예방책을 마련할 수도 있습니다. 물론 이러한 연구 결과는 의료진이 부작용이 발생했을 때 신속하게 치료할 수 있는 대응 체계를 구축하는 데도 도움이 됩니다.
생물·생명
Q. 유전자 전사시 인핸서 서열은 멀리 떨어져 있는데 어떻게 발현에 영향을 미칠 수 있나요?
유전자 전사 과정에서 멀리 떨어진 인핸서 서열이 유전자 발현에 영향을 미치는 이유는 DNA 루핑 현상 때문입니다.인핸서에 결합한 전사 활성자 단백질은 DNA를 구부려 프로모터 영역에 결합한 RNA 중합효소 및 기본 전사 인자들과 물리적으로 가까워집니다.이처럼 DNA가 고리 모양으로 구부러지면서, 인핸서에 있는 복합체와 프로모터에 있는 전사 개시 복합체 사이의 직접적인 상호작용이 가능해집니다. 이런 상호작용은 전사 개시 복합체를 안정화시키고, RNA 중합효소의 활성을 촉진하여 전사 효율을 높이게 되고, 이 과정에서 보조 활성자와 같은 추가 단백질이 관여하여, 크로마틴 구조를 느슨하게 만드는 등 전사 활성화를 돕게 됩니다.결국, 인핸서는 공간적으로는 멀지만 아이러니하게 물리적으로는 가까워져 유전자 발현을 조절하게 되는 것입니다.
생물·생명
Q. 생물 다양성이 중요한 이유에 대해서..
생물다양성은 생태계의 안정성과 회복력을 높여줍니다.다양한 생물종이 존재할 때, 특정한 한 종이 사라지더라도 다른 종이 그 역할을 대신할 수 있어 생태계 기능이 유지될 수 있습니다.예를 들어, 여러 종류의 곤충이 꽃가루 매개자 역할을 할 때, 특정 곤충이 감소하더라도 다른 곤충이 그 역할을 대신해 식물의 꽃가루 매개자 역할을 대신하는 것이죠. 이는 생태계의 먹이사슬을 더욱 튼튼하게 만들어, 특정 종의 급격한 감소나 멸종으로 인한 연쇄적인 먹이사슬 붕괴를 막을 수 있는 기반이 됩니다.또한 생물다양성은 인간의 삶에 필수적인 물질적 또는 비물질적 자원을 얻을 수 있습니다.대표적인 것이 식량이며, 그 외에도 공기나 물과 같은 환경, 질병을 치료하기 위한 치료제 등이 대표적입니다.생물다양성의 가장 대표적인 사례는 꿀벌이죠.즉, 꿀벌을 포함한 꽃가루 매개 곤충들의 역할은 생물다양성의 중요성을 보여주는 가장 대표적인 사례입니다.전 세계 식량 생산량의 약 35%가 꿀벌을 포함한 동물 매개 수분에 의존하고 있습니다. 이는 옥수수나 쌀과 같은 곡물뿐만 아니라, 사과와 같이 우리가 흔히 먹는 과일 등의 생산에 직접적인 영향을 미칩니다.최근 전 세계적으로 꿀벌 군집이 붕괴하는 현상이 나타나고 있는데, 이는 꿀벌 개체 수 감소가 농작물 수확량 감소로 이어지고, 더욱이 식량 감소로 이어저 기근으로까지 이어질 수 있어 인간에게도 치명적이 될 수 있다는 것을 뜻하는 것이죠.
생물·생명
Q. 고혈압치료에대해궁금해서질문합니다
고혈압을 완전히 완치한다는 것은 2040년에도 쉽지는 않습니다.왜냐하면 고혈압의 주요 원인 중 하나인 본태성 고혈압이 유전이나 노화, 생활 습관 등의 요인으로 발생하기 때문입니다.그래도 현재처럼 평생 약을 복용하는 방식은 크게 바뀔 가능성이 높습니다.특히 약물 의존도를 줄이는 치료법들이 상용화될 가능성이 높습니다. 혈압 조절에 관여하는 신장 신경을 차단하는 시술이나, 한 번의 주사로 수개월간 효과가 지속되는 유전자 치료제 등이 보편화될 가능성이 있죠.
생물·생명
Q. 부분 이배체를 이루었을 때 대장균이 가지는 이점은 무엇인가요?
F 플라스미드가 대장균에 유입되면, 대장균은 일부 유전자에 대해 이배체(merodiploid)가 되어 유전자 발현에 영향을 줄 수 있습니다. 먼저 유전자 복제 효과(Gene Dosage Effect)가 나타나 해당 유전자의 복제 수가 두 배로 늘어납니다. 이는 단백질 생산량을 증가시켜 유전자 발현을 증폭시키는 결과를 가져옵니다. 예를 들어, 특정 대사 효소 유전자가 이배체가 되면 세포는 더 많은 효소를 생산해 대사 효율을 높일 수 있죠.그리고 대립 유전자 간 상호작용이 발생합니다. 원래의 염색체 유전자와 플라스미드에 실린 유전자 간에 우성, 열성, 또는 부분 우성 관계에 따라 최종적인 표현형이 결정됩니다. 하지만 만약 플라스미드에 우성인 항생제 내성 유전자가 있다면, 대장균은 내성을 갖게 되는 것이죠.또한 플라스미드에 포함된 조절 유전자가 발현되면, 대장균의 기존 유전자 발현 조절 시스템에 영향을 주어 특정 유전자의 발현이 더 강력하게 억제되거나 촉진될 수도 있습니다. 이러한 변화들은 대장균의 생리적 특성을 변화시키는 원인이 되기도 하죠.
생물·생명
Q. 특수 전사인자가 인핸서 서열을 인식할 수 있는 원리는 무엇인가요?
전사 활성 조절에 관여하는 특수 전사인자는 유전자의 상류에 위치한 인핸서 서열을 단백질-DNA 상호작용을 통해 인식합니다. 전사인자 단백질의 DNA 결합 도메인은 DNA 이중 나선의 주 홈에 정확히 맞춰 들어갈 수 있도록 특정 3차원 구조를 지니고 있는데, 이 구조적 상보성 덕분에 전사인자는 수많은 DNA 서열 중에서 자신의 표적 인핸서 서열을 정확히 찾을 수 있는 것입니다.또한, 전사인자는 DNA 염기의 화학적 특성을 인식합니다.전사인자 단백질의 특정 아미노산 잔기들은 인핸서 서열을 구성하는 염기들(A, T, G, C)과 수소 결합이나 반데르발스 힘 같은 화학적 상호작용을 형성합니다. 이러한 화학적 상보성은 전사인자가 단순히 모양에 맞는 DNA뿐만 아니라, 특정 염기 서열을 가진 DNA에만 선택적으로 결합하게 만드는 원리이죠.
생물·생명
Q. 닭이 먼저인가요 달걀이 먼저인가요 궁금합니다
사실 학자마다 다른 의견을 가지고 있어 그에 따른 결론도 다릅니다.이전에는 닭이 먼저라는 주장이 강했지만, 최근 기류는 알이 먼저입니다.예전 닭이 먼저라는 주장은 닭의 오보클레디딘-17(OC-17)이란 단백질이 계란 껍데기 형성에 필수적이기 때문에 닭이 먼저라는 주장의 근거가 되었습니다.그러나 이 단백질은 닭이 되기 전 조류에게서도 존재했을 가능성이 높고, 어느 순간 완벽한 닭의 유전자가 생긴 것이 아니라 닭과 비슷한 조류가 낳은 알 내부에서 유전적 돌연변이로 인해 최초의 닭 유전자를 가진 병아리가 태어났다는 것이 최근 주장입니다.
생물·생명
Q. 버섯 가운데에서 먹으면 환각 작용이 있는 버섯이 있는데, 왜 그런 버섯이 생긴 걸까요?
자신을 보호하기 위한 특정 화학 물질을 가지고 있기 때문입니다.이 물질들은 사람의 뇌에 있는 신경전달물질과 매우 유사하여 뇌의 정상적인 기능을 교란하게 되죠.대표적인 예로 실로시빈과 무스시몰이 있습니다.실로시빈은 행복감을 조절하는 신경전달물질인 세로토닌 수용체에 결합해 환각을 유발하고, 광대버섯에 있는 무스시몰은 신경 활동을 억제하는 GABA 수용체에 작용해 혼란과 환각 증상을 일으킵니다.이런 독성 물질들은 버섯이 포식자로부터 자신을 보호하기 위해 진화시킨 일종의 방어 기제입니다.버섯을 먹은 동물들이 환각 또는 고통을 경험을 하고 다시는 그 버섯을 먹지 않게 만들어 생존율을 높이는 전략이죠. 결국 버섯의 환각 작용은 버섯 스스로를 보호하기 위한 생존 방식인 셈입니다.
생물·생명
Q. 신생아 시기에 많이 가지고 있는 갈색 지방 세포가 하는 역할은 무엇인가요?
신생아 시기에 많이 가지고 있는 갈색 지방 세포는 체온을 조절하고 유지하는 역할을 합니다.특히 신생아는 성인처럼 근육을 떨어서 열을 내는 능력이 미숙하기 때문에, 갈색 지방 세포의 역할이 더욱 중요합니다.갈색 지방은 에너지를 저장하기보다 열을 생산하는 데 특화된 세포입니다.세포 내에 미토콘드리아가 풍부해서 갈색을 띠는데, 이 미토콘드리아는 지방과 포도당을 분해하며 효율적으로 열을 만들어냅니다. 이 과정을 비떨림성 열 발생이라고 하는데, 신생아가 추운 환경에 노출되면 교감신경계가 활성화되면서 갈색 지방이 열을 발생시켜 저체온증을 막아줍니다.
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Q. 갈색 지방의 미토콘드리아가 다량의 열을 발생시킬 수 있는 이유는 무엇인가요?
결론부터 말씀드려 짝풀림 단백질 때문입니다.신생아 갈색 지방의 미토콘드리아는 일반 세포와 달리 UCP1(짝풀림 단백질)을 가지고 있습니다.일반 세포는 수소 이온 농도 구배를 이용해 ATP를 합성하지만, 갈색 지방은 이 짝풀림 단백질을 통해 수소 이온을 지름길로 이동시켜 ATP 대신 열을 발생시키는데, 이 과정은 ATP 합성을 열 발생과 분리하는 짝풀림 현상입니다. 이 덕분에 신생아는 몸을 떨지 않고도 체온을 유지할 수 있는 것입니다.