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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

진화를 막도록 설계된 생명체 : 세포내 복구 시스템들은 돌연변이를 제거한다.

미디어위원회
2022-02-11

진화를 막도록 설계된 생명체
: 세포내 복구 시스템들은 돌연변이를 제거한다.
(Life is Designed to Prevent Evolution)

by Jerry Bergman, PhD


     새로운 것을 만들어낸다는 돌연변이를 바로잡는 또 다른 시스템이 세포 내에서 발견되었다.

    연구가 진행되면 될수록, 세포가 진화를 막기 위해 지적으로 설계되었다는 것이 더욱 분명해지고 있다. 가장 좋은 예들은 DNA 완전성을 유지하는 수많은 복구(수선) 메커니즘(repair mechanisms)이다. 이 시스템은 진화론의 핵심 메커니즘으로 새로운 변화를 만들어낸다는 돌연변이(mutations)를 완전히 기각시키고 있다. 새로운 유전적 다양성을 만들어낼 수 있는 수단이 없다면, 자연선택에 의한 진화는 일어날 수 없다.[1]


세포는 자신의 유전정보를 유지한다.

자연선택이 작동되게 하는, 모든 유전적 변화의 궁극적인 원천은 유전적 돌연변이라고 진화론자들은 주장한다. 그러나 세포 내에서 복잡한 많은 유전자 복구 시스템들이 발견되었고, 이것은 돌연변이의 발현을 극도로 억제한다. 복구되지 않고 이 시스템을 통과하는 돌연변이는 10만 개 중 하나도 되지 않는다. 이러한 복구 시스템은 진화론에 심각한 문제를 야기시키는데, 그 이유는 우발적인 염기쌍의 변화로 인한 사실상 모든 유전적 변화는 수정(복구)되거나 (따라서 발현되지 않거나), 세포자멸사(apoptosis, 프로그램된 세포자살)에 의해서 세포 자체가 파괴되기 때문이다. 유전자 복구 시스템은 99.99% 이상의 효과가 있어서, 대진화(macroevolution)는 불가능하다. 이러한 결론의 대부분은 수십 년 동안의 돌연변이 연구에서 이미 관찰되어왔다. 생물 종들이 돌연변이 부하로 무너지지 않고, 여러 세대 동안 충실히 번식한다는 것 또한 명백하다.

이러한 복잡한 유전자 복구 시스템은 돌연변이들의 축적에 의존하는 대진화를 효과적으로 무효화시킨다. 채터지(Chatterjee) 등은 2017년에 "생물의 유전체 염기서열에서 유전정보를 보존하는 것이 생물의 영속화를 위해 중요하다"고 밝힌 바 있다.[2] 전 Science 지 편집자인 브루스 앨버트(Bruce Alberts)는 그의 교과서 ’세포 분자생물학(Molecular Biology of the Cell, 2002년)‘에서 다음과 같이 기술했다.

DNA의 자발적인 변화는 일시적이다. 왜냐하면 그것들은 DNA 복구라고 불리는 일련의 과정에 의해 즉시 수정되기 때문이다. 인간 세포의 DNA에서는 열, 대사오류, 다양한 종류의 방사선, 환경 내 독성물질의 노출 등에 의해서, 매일 일어나는 수천 개의 무작위적 변화들 중에서, 단지 몇 개만이 DNA 염기서열에 돌연변이로 축적된다. 우리는 이제 DNA에서 1000개 중 1개 미만의 우발적 염기 변화들만이 영구적인 돌연변이를 초래하고, 나머지는 DNA 복구 시스템에 의해서 놀랍도록 효과적으로 제거된다는 것을 알고 있다.[3]

과학자들은 이미 수많은 DNA 복구 시스템(DNA repair systems)들을 발견했다. 그들은 돌연변이를 막기 위해 세포핵에서 끊임없이 활동한다. 여기에는 이중가닥 절단 복구(double-strand break repair, DSB), 염기 삭제 복구(base excision repair, BER), 뉴클레오티드 삭제 복구(nucleotide excision repair, NER), 불일치 염기 복구(mismatch base repair, MMR), 상동 재조합 복구(homologous recombination repair, HR), 비상동 말단결합 복구(non-homologous end-joining repair, NHEJ) 등이 포함된다. 또한 단백질들과 세포 전체의 다양한 시스템들을 복구하기 위한 추가적인 경로들이 존재한다. 최근 또 다른 복구 시스템이 발견되었다. 중국과 미국 과학자들이 Nature Communications 지(2022. 1. 18)에 보고한 이 시스템은 ’53BP1 복구 시스템(53BP1 repair system)‘이라고 불린다.[4]


53BP1 복구 : DNA를 복구하는 새로운 메커니즘

이번에 발견된 새로운 메커니즘은 손상된 DNA를 복구하는 것으로 이미 알려진 단백질인, 종양 단백질 P53 결합 단백질 1(53BP1)이다. 이 시스템은 적절한 구조적 형태를 유지하고, 필요할 경우 복구함으로써, 핵에서 DNA의 무결성(integrity, 완전성)을 보호하는 것으로 나타났다. 대부분의 사람들이 알고 있듯이, DNA는 모든 생물에서 사용되는 유전자 명령을 저장하여 정보를 갖고 있는 고분자이다. 작동하려면 특정 구조(conformation)를 유지해야 한다.

53BP1 단백질은 세포가 특정 유형의 DNA 손상(위험한 DNA 이중가닥 절단, DSB)을 복구하는 방법을 결정하는 비교적 큰 단백질이다. 이것은 DNA의 두 가닥이 함께 끊어져, 세포의 핵에 떠다니는 자유 DNA 말단을 남길 때 관여한다. 이러한 DNA 말단은 부적절하게 융합되어 유전정보의 교란으로 이어질 수 있다. 일반적으로, 회복되지 않은 DSB를 가진 세포들은 세포자멸사(apoptosis)에 의해 사멸되지만, 복구되지 않으면, 소두증(microcephaly) 및 일부 유형의 암과 같은 질병으로 이어질 수 있다.[5] 채터지와 워커가 2017년에 설명했던 것처럼, "DNA 복구 및 손상 우회 메커니즘은 전체적인 생존을 보장하기 위해서, 손상을 제거하거나 내성을 갖게 함으로써 DNA를 충실하게 보호한다"는 것이다.[6]

새로운 발견에서, 연구자들은 53BP1이 액체방울(liquid droplets)이라고 불리는 핵의 응축된 DNA 영역에서 단백질 축적에 관여하는 것을 발견했다. 이 액체방울은 다른(유사하지 않은) 액체와의 혼합으로 인해 구조를 형성한다. 이 액체-액체 상 분리(liquid-liquid phase separation, LLPS)는 많은 샐러드 드레싱에서 볼 수 있듯이, 기름과 물을 섞는 것과 유사하다. 53BP1 단백질은 다른 단백질들과 함께 액체방울을 형성하는 것을 촉진한다. 함께 이들은 구조 내에서 복구하는 동안 DNA를 안정화시켜, 다른 복구 단백질이 작동할 수 있도록 하는 고도로 응축된 DNA 형태를 유지한다.

인간 53BP1은 주로 DNA 이중가닥 절단(DSB)의 복구를 조절하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있지만, 다른 생물학적 과정에 관여하는 것은 잘 알려져 있지 않았다. 여기에서 우리는 이질염색질(heterochromatin)에서 이전에 특성화되지 않은 53BP1 기능을 보고한다. 이곳에서 53BP1은 이질염색질 단백질 HP1α와 함께 상호 의존적인 방식으로 액체-액체 상 분리(LLPS)를 진행한다. 53BP1을 제거하면, 이질염색질 중심이 감소하고, 이질염색질에서 반복되는 구조(tandem repetitive)의 DNA가 억제되지 않는다. 우리는 그것의 액체-액체 상 분리에 필요한 53BP1의 도메인과 잔여물을 식별했고, 이는 이중가닥 절단의 복구와 관련된 도메인과 겹치지만 구별되는 것이었다. 또한, 이중가닥 절단 복구에서 53BP1 돌연변이 결여와 숙련된 액체-액체 상 분리는 이질염색질의 탈억제를 복구하고, 스트레스로 인한 DNA 손상과 노화로부터 세포를 보호한다. 본 연구는 이중가닥 절단 복구의 조절 외에도, 53BP1이 액체-액체 상 분리를 통해 이질염색질 무결성 및 유전체 안정성 유지에 기여하고 있다는 것을 시사한다.

53BP1은 결과적으로 DNA의 구조(즉 적절한 기능)를 유지하는 데 중요한 DNA 영역에서 단백질을 안정화시킨다. 저자들은 이것을 "이질염색질의 구조와 기능을 유지하고 결과적으로 유전체 안정성을 유지하는 53BP1의 예상하지 못했던 중요한 역할"이라고 부르고 있었다. 요약하면, 이 발견은 DNA를 정상 작동상태로 유지하는 분자 시스템과 협력하여 작동하는 이 단백질의 새로운 중요한 역할을 확인한 것이었다.

종합적으로, 우리의 연구는 이중가닥 절단의 복구에서 알려진 역할과는 다른, 유전체 안정성 유지에서 53BP1의 이전에 특성화되지 않은 조절을 밝혀냈다고 믿는다. 최근의 논문들과 함께, 액체-액체 상 분리 개념을 53BP1에 도입하여, 53BP1의 생물학적 기능에 대한 이해를 넓혔다.

53BP1 단백질은 이미 ’한 요소도 제거 불가능한 복잡성‘을 갖고 있던 단백질로, 이제 복잡성은 더욱 커졌다. 한 시스템이 제대로 작동되려면 매우 구체적인 환경 조건이 충족되어야 한다. 한계가 존재하며, 환경 변화가 너무 커서 시스템이 더 이상 제대로 작동하지 않으면, 암이나 질병이 발생하고, 사망에 이르게 되는 것이다.


결론

세포 연구가 진행됨에 따라, 세포와 각 부분들은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하고 통합된 것으로 나타난다. 이러한 지식의 발전은 더 높은 수준의 ’한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducible complexity)‘을 보여주고 있다. 복잡성이 커질수록, 이러한 것들이 모두 무작위적인 과정으로 우연히 생겨났다는 다윈의 진화론은 매우 매우 부적절해 보인다.

다윈의 상자 밖으로 나와 생각할 수 있는 사람들은 연구들이 진행됨에 따라, 돌연변이에 의한 진화는 점점 더 가능성이 낮아지고 있음을 깨닫고 있다. 이 새로운 53BP1 복구 시스템에 대한 발견은 단지 하나의 예일 뿐이다.


References
[1] Bergman, Jerry, The Mutational Repair System: A Major Problem for Macroevolution, CRSQ 41(4):265-273, March 2005.
[2] Chatterjee, Nimrat, and Walker, Graham C., Mechanisms of DNA damage, repair and mutagenesis, Environmental Molecular Mutagenesis 58(5):235–263, doi:10.1002/em.22087, June 2017.
[3] Alberts, Bruce, et al., Molecular Biology of the Cell, 4th edition, Garland, New York, NY, 2002, p. 242.
[4] Zhang, Lei, et al., 53BP1 regulates heterochromatin through liquid phase separation, Nature Communications 13(1), DOI: 10.1038/s41467-022-28019-y, 18 Jan 2022.
[5] Tumor Protein P53 Binding Protein 1 Gene Cards. The Human Gene Database. https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=TP53BP1.
[6] Chatterjee, et al., 2017.


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출처 : CEH, 2022. 2. 3.
주소 : https://crev.info/2022/02/life-is-designed-to-prevent-evolution/

번역 : 미디어위원회



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