4글자 디엔에이에서 8글자 디엔에이로 - 과학자들의 새로운 성과

2026년 10월 10일 서론 지구상의 박테리아부터 푸른고래에 이르기까지, 알려진 모든 생명체는 동일한 네 글자의 유전 언어(Genetic Alphabet)를 사용한다. 그 네 글자는 아데닌(A), 티민(T), 시토신(C), 구아닌(G)이다. 이들은 DNA의 이중나선 구조에서 특정한 방식으로 결합해 생명체의 유전 정보를 저장하고 다음 세대로 전달한다. 이제 캘리포니아대학교 샌디에이고(UC San Diego) 과학자들은 이 “보편적” 유전 언어를 두 배로 확장해, 여덟 글자로 이루어진 확장 언어를 세포의 자연적 기계장치가 정확히 읽어낼 수 있음을 입증했다. 2026년 9월 2일 「네이처 커뮤니케이션스」(Nature Communications)에 게재된 이 연구는 합성생물학 분야의 중요한 이정표로 평가된다. 발견의 세부 내용 UC 샌디에이고 스캐그스 약학대학의 둥 왕(Dong Wang) 교수 연구팀은 매우 중요한 세포 효소인 ‘RNA 중합효소’(RNA Polymerase)를 중심으로 이번 연구를 수행했다. 이 효소는 DNA를 읽어 RNA를 생산하는 역할을 하며, 이는 유전자 발현(Gene Expression)의 첫 단계다. 연구팀은 ‘극저온 전자현미경’(Cryo-Electron Microscopy)이라는 초정밀 이미징 기술을 사용해, 원자 폭보다도 작은 규모에서 이 효소의 작동 과정을 영상화했다. ‘하치모지’ 8글자 언어 이번 연구에 사용된 확장 유전 언어는 ‘하치모지’(Hachimoji)라고 불린다. 일본어로 ‘여덟 글자’를 의미하는 이 명칭은, 자연적인 네 글자에 더해 인공적으로 만든 새로운 DNA 글자 네 개를 결합한 체계를 가리킨다. 연구팀은 E. coli 박테리아의 RNA 중합효소가 자연적인 글자들을 인식하는 것과 동일한 방식으로 이 새로운 글자들을 정확히 인식하고 처리한다는 사실을 확인했다. 왜 이 발견이 중요한가? 이전에도 과학자들은 실험실에서 인공 DNA 글자들을 만들어낸 바 있다. 그러나 가장 큰 도전은, 이러한 새로운 글자들을 세포의 자연적 기계장치(DNA를 복제하고 읽는 효소들)가 제대로 처리할 수 있는지 여부였다. 이 효소들이 새로운 글자에서 흔들리면 유전 정보에 오류가 생길 수 있다. 이번 연구는 중요한 자연 효소 하나가—어떤 재설계도 없이—이 새로운 글자들을 정확히 처리할 수 있음을 확증했다. 이는 세포를 완전히 재설계하지 않고도 확장된 유전 정보를 처리할 수 있다는 중요한 증거다. 수소 결합이 없어도 가능한 작동 같은 연구팀은 2026년 8월 12일 「PNAS」(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표한 또 다른 연구에서 더욱 놀라운 발견을 제시했다. RNA 중합효소가 수소 결합이 없는 인공 DNA 글자 쌍도 인식하고 처리할 수 있었다는 것이다. 일반적으로 DNA의 두 가닥을 결합해 유지하는 데 수소 결합이 필수적이라고 여겨지는데, 이러한 결합이 없어도 효소가 작동할 수 있다는 사실은 유전학의 기본 이해에 새로운 질문을 던졌다. 실용적 응용 연구자들은 이 발견이 단지 기초과학적 호기심에 그치지 않고, 여러 중요한 실용적 응용으로 이어질 수 있다고 본다. 앞서 확장 유전 언어를 이용해 간암 세포를 식별할 수 있는 인공 DNA 분자들이 만들어진 바 있다. RNA 중합효소가 이러한 인공 글자들을 어떻게 정확히 읽는지 이해하는 것은, 새로운 진단 도구(Diagnostics), 치료법(Therapeutics), 그리고 자연에는 존재하지 않는 새로운 기능을 수행할 수 있는 공학적 생물학 시스템(Engineered Biological Systems)을 개발하기 위한 분자적 기반을 제공한다. 합성생물학의 장기 목표 DNA 언어를 확장하는 것은 합성생물학(Synthetic Biology) 분야의 장기 목표 중 하나다. 자연에 존재하지 않는 새로운 아미노산을 생산하거나 새로운 기능을 수행할 수 있는 생명체를 공학적으로 만들어낼 수 있다면, 이는 의학, 농업, 산업 전반에 혁신적 변화를 일으킬 수 있다. 예를 들어 새로운 유형의 단백질을 생산하는 미생물, 또는 자연에 없는 약물 성분을 생산하는 세포 시스템이 개발될 수 있다. 과학계의 신중한 환영 이번 발견은 크게 주목받았지만, 과학적 검증 과정의 일부로서 독립 연구자들은 이 결과를 면밀히 검토하고 있다. 극저온 전자현미경을 통해 분자 구조를 직접 영상화한 것은, 이전의 간접적 근거(오류율 등)보다 훨씬 확실하고 직접적인 증거로 간주된다. 결론 생명체의 기본 유전 언어를 확장한 이번 발견은 생물과학의 경계를 새로운 방향으로 넓히고 있다. 네 글자에서 여덟 글자로 유전 언어를 확장하는 능력은, 향후 의학, 진단, 공학적 생물학에서 혁신적 진전을 촉발할 가능성이 있다. 이는 생명의 기본 언어 자체가 인간에 의해 업데이트될 수 있는 체계임을 보여주는 중요한 과학적 장면이다. 출처: Arivuppasi Media