DNA 발견 59년 만에 첫 직접 촬영 성공

유전자 정보를 담은 디옥시리보핵산(DNA)의 이중 나선구조가 발견된 지 59년 만에 이탈리아 연구진이 처음으로 이를 직접 촬영하는데 성공했다고 뉴사이언티스트지와 라이브사이언스 닷컴이 2일 보도했다.

물리학자 엔조 디 파브리지오 교수가 이끄는 이탈리아 마그나 그라에키아 대학 연구진은 전자 현미경을 이용해 DNA를 직접 촬영해 ‘왓슨-크릭 이중나선 구조’를 드러냈다고 나노레터스 저널 최신호에 발표했다.

DNA의 이중 나선 구조가 처음 발견된 것은 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭 등 두 생물학자에 의해서였다. 이들은 ‘X-선 결정 해석’이라는 기법을 이용해 이를 발견했다. 이는 물질의 형태가 결정(結晶)과 충돌한 X-선의 회절에 의해 구조가 정해지는 현상을 이용한 것이다.

지금까지 과학자들은 간접적으로만 DNA의 구조를 볼 수 있었다. 즉 사진 필름에 복잡한 점들로 나타나는 패턴을 해석해 이런 형태가 나타날 수 있는 결정 구조를 수학적으로 풀어내야만 했기 때문이다.

그러나 디 파브리지오 교수팀은 숨어 있는 DNA를 끄집어내는 방식을 개발했다. 이들은 소수성(疎水性)이 극도로 강한 나노 수준의 실리콘 기둥들을 세워놓고 DNA 가닥이 들어 있는 액체를 투입했다. 물은 신속히 증발했고 미세한 기둥들 사이에 팽팽한 밧줄처럼 걸쳐 있는 DNA 가닥만 맨몸을 드러냈다.

연구진은 여기에 실리콘 바닥에 뚫어놓은 구멍을 통해 전자파를 쏘아 조명을 받은 분자의 고해상도 영상을 포착했다.

사진에는 실제로 코르크 마개 따개처럼 생긴 DNA의 이중 나선 구조가 선명하게 드러났다.

그러나 사진에 나타난 것은 두 가닥의 DNA가 합쳐진 한 개의 가닥이 아니라 여러 개의 분자 가닥들이 한데 엉킨 것인데 이는 촬영에 사용된 전자파가 너무 강해 하나하나의 가닥을 파괴했기 때문이다.

연구진은 앞으로 보다 민감한 장비와 저에너지 전자파를 사용할 수 있게 되면 개별 나선구조를 보다 선명하게 보여주고 더 나아가 합쳐진 가닥을 풀어 하나의 가닥만을 보여줄 수도 있을 것이라고 밝혔다.

한편 과학자들은 이런 혁신적인 기술을 이용해 DNA와 RNA의 상호작용 등을 직접 관찰할 수 있게 될 것으로 보인다./연합