효소는 어떻게 만들어질까?

효소는 어떻게 만들어지는 것일까 ? 지구에 사는 모든 생명체에는 반드시 효소가 있으며, 그 효소는 단백질로 이루어져 있다. 또한 단백질은 20여 종의 아미노산으로 이루어져 있다. 아미노산으로 구성된 단백질이 어떻게 몸 안에서 생성되는지 알기 위해서는 먼저 유전자에 대하여 알아보아야 한다.

 

사람의 경우는 복잡하기 때문에 아직 밝혀내지 못한 부분이 많으므로 여기서는 미생물의 경우를 살펴보도록 하자. 우리 몸 속의 대장에는 대장균이 있다는 사실을 잘 알고 있을 것이다. 대장균 속에는 2000여 종의 효소가 존재한다. 이들 효소는 유전자에 그려진 설계도에 의하여 생산된다. 그러므로 효소에 대하여 알아보기 위해서는 우선 유전자에 대하여 알아야 한다.

 

유전에 관한 법칙 중에 완두콩을 이용한 멘델의 법칙이 어렴풋이 기억날 것이다. 1865년 멘델은 어떤 요소가 다음 세대에 전해지고, 2대째에 그 형질이 나타난다는 사실을 증명하였다.

 

이 때의 효소에 해당하는 화학물질이 DNA(Deoxyribo Nucleic Acid : 디옥시리보 핵산)라는 사실은 최근에 발견되었다.

 

윗슨과 크릭은 1953년에 DNA의 모델로서 이중 나선 구조를 제안하였다. DNA는 염기 화합물, 당, 인산의 결합으로 구성되어 있으며, 유전 암호로 쓰이는 4종의 염기 화합물로는 구아닌(guanine), tlxhtls(cytosine), 아데닌(adenine), 티민(thymine)이 있다.

 

지구상에 존재하는 모든 생물은 이러한 4종의 염기로 아루어진 유전자를 가지고 있다. 유전자는 구아닌과 시토신, 아데닌과 티민이 2중의 사슬로 서로 결합한 나선 구조로 되어 있으며 4종의 염기 배열 형태에 따라 아미노산이 결정된다. 즉, 유전자는 효소를 만드는 설계도이며 그 유전자에 쓰여진 암호는 아미노산의 배열 순서로 결정된다.

 

염기 배열, 즉 효소의 유전 정보는 DNA에서 전사되어 전령 RNA를 만든다. 전령 RNA(mRNA)는 리보솜이라는 단백질 제조 공장으로 가서 결합하여, 암호에 따라서 단백질 합성 때 아미노산을 운반하는 운반 RNA(tRNA)가 결합되는 것이다. 이어서 아미노산끼리 결합하여 아미노산의 끈, 즉 폴리펩티드가 생성된다. 폴리펩티드는 리보솜에서 분리되어 물 속에서 안정된 공 모양의 특정 기능을 가진 효소가 된다. 경우에 따라 몇 개의 공 모양의 단백질이 모여 하나의 효소를 형성하기도 한다.

 

이렇게 만들어진 효소는 고초균(Bacillus subtilis)의 경우처럼 그대로 균 안에 머물거나(균체 내 효소), 세포막을 통과하여 밖으로 배출된다(균체 외 효소).

 

바이오 테크놀러지(생물공학)가 발전하여 특정 효소의 유전자가 결정되면, 그 유전자를 대장균이나 고초균과 같은 미생물에 주입하여, 효소를 대량 생산할 수 있게 될 것이다. 따라서 효소의 응용 범위도 눈에 띄게 확대될 것이다.

 

                                                                                                 - 신현재 박사  엔자임 중에서 -