복구는 선견지명이 필요하고, 이것은 설계를 의미한다. : 창조 설계-생명 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

2023-08-22

복구는 선견지명이 필요하고, 이것은 설계를 의미한다.

(Repair Implies Foresight Implies Design)

David F. Coppedge

신체를 유지하고 세포와 조직의 손상을 복구하기 위해, 여러 메커니즘들이 작동되고 있다.

여러 부품들로 구성된 어떤 시스템에 기능을 복원하는 복구(repair, 수선) 알고리즘은 최소 세 가지 요구 사항을 의미한다: (1)어떤 문제가 발생할 수 있는지 파악할 수 있는 예지력, (2)문제를 감지할 수 있는 능력, (3)시스템을 완전하게 복원하거나, 최소한 치명적인 고장을 방지하도록 하는 지식(기술)이 있어야 한다. 이러한 역량이 우연히 진화될 수 있었을까?

조지아 주립대 연구자들은 ORNL 슈퍼컴퓨터를 사용하여, DNA 복구에 대한 새로운 통찰력을 얻었다(Oak Ridge National Lab, 2023. 7. 7). 복구 시스템이 다른 작업을 처리하기 위해 자체 구성을 변경한다면, 무엇이 필요한지를 생각해 보라. 이것은 지적설계(intelligent design)를 전제로 한다.

전사인자 ⅡH(transcription factor ⅡH, TFⅡH, “TF two H"로 읽음)는 인간 세포 활동을 조절하는 단백질 복합체 중 진정한 일꾼이다. 전사인자는 전사 과정에서(DNA 주형에서 RNA를 합성하는 고도로 조절되는 복사 과정), 그리고 손상된 DNA를 복구하는 과정에서 모두 중요한 역할을 한다. 하지만 어떻게 이 단백질들 그룹은 이렇게 크게 다르고 매우 중요한 두 가지 유전적 과업에 참여할 수 있을까?

조지아 주립대학의 화학과 교수 이발리오 이바노프(Ivaylo Ivanov)가 이끄는 연구팀은 에너지부 오크리지 국립연구소의 서밋 슈퍼컴퓨터(Summit supercomputer)를 사용하여 이 질문에 대한 답을 찾았다. 이바노프 교수와 그의 팀은 전사 및 DNA 복구 능력이 있는 상태의 TFⅡH에 대한 여러 분자 동력학적 시뮬레이션을 수행한 다음, 작동 중인 구조적 메커니즘을 대조함으로써 흥미로운 발견을 했다 : TFⅡH는 각 작업의 요구 사항을 충족하기 위해, 스스로를 재구성하는 형상변환자(shapeshifter)라는 흥미로운 사실을 발견했다.

손상된 청각 세포를 고치는 복구 과정의 발견 (University of Virginia, 2023. 7. 6). 버지니아대학 헬스 시스템(UVA Health System)의 연구자들은 "유모세포(hair cells)는 소리를 감지할 수 있도록 매우 섬세해야만 하기 때문에, 자연적으로 연약하다. 그러나 과업에 내재된 지속적인 기계적 스트레스도 견뎌야만 한다"라고 설명한다. 하지만 이렇게 쉽게 손상되는 섬세한 유모세포는 손상을 먼저 감지한 다음, 이를 해결하기 위해 움직이는 자연적인 복구 과정을 통해 부분적으로나마 회복될 수 있다.

시끄러운 소음에 장시간 노출되면, 다양한 방식으로 유모세포에 손상이 일어나는데, 그중 하나는 '유모(hairs)' 자체의 코어가 손상되는 것이다. 이러한 머리카락과 같은 구조는 입체섬모(stereocilia)로 알려져 있으며, 새로운 연구는 이 구조가 스스로 복구하는 과정을 보여주고 있었다.

유모세포는 액틴(actin)이라는 물질로 만들어진, 코어의 손상을 감지하는 능력이 있는 XIRP2라는 단백질을 배치하여, 이를 수행한다. 신(Shin) 교수와 그의 연구팀은 XIRP2가 먼저 손상을 감지한 다음, 손상 부위로 이동하여, 새로운 액틴을 채워서 코어를 복구한다는 사실을 발견했다.

NIH는 이 연구를 위해 신 교수 연구실에 230만 달러의 연구비를 지원했다. 유모세포가 내이의 마모에 대응하는 내부 메커니즘을 이해하고 "활용"함으로써, 노화와 관련된 청력 손실 및 기타 형태의 난청에 대한 해결책을 찾을지도 모른다.

.인간 세포의 구조. (Wiki commons)

상처 복구 : 두 개의 서로 다른 Rap1 경로가 그 간격을 좁힌다 (Current Biology, 2023. 7. 10). 이 복구 경로를 요약하면, 조정, 복구, 리모델링, 요구 등과 같은 설계의 기초 주제들을 떠올릴 수 있다.

세포 그룹은 정상적인 발달, 암 침입, 상처 회복 과정에서 종종 서로의 움직임을 조정하고(coordinate) 있다. 이러한 조정된 이동에는 동적 세포골격(cytoskeleton)과 세포접합(cell-junction) 리모델링이 필요하다. 신속한 상처 치유를 위해, 이 동적 리모델링을 조절하는 데는 두 가지 다른 Rap1 경로가 필요하다.

저자들은 "세포가 움직여야 할 때, 세포골격과 세포-세포 접합부의 동적 리모델링은 특정 세포 간의 연결을 유지하면서, 체내에서 방향과 속도를 제어하여 이동하는 것이 필수적이다."라고 말한다. 이는 복구 세포가 제자리를 잡는 동안, 신호가 조직의 세포 내에 들어가서, 그들의 행동을 조정해야 함을 의미한다. 연구팀은 이러한 조정을 수행하는 두 가지 효소를 확인했다.

Ras 계열의 작은 GTPase에 속하는 Rap1은, 세포골격과 세포-세포 부착의 동적 리모델링에 필요한 신호전달 경로를 조절하는, 고도로 보존된[즉, 진화하지 않은] 세포질 단백질이다. Rap1은 신경세포 이동(neural migration), 백혈구의 목표장소 도착(leukocyte trafficking), 혈관 형성의 촉진, 배아의 형태 형성, 내피 장벽의 유지 등 광범위한 발달 과정에 필요할 뿐만 아니라, 암 전이 및 상처 치유와 같은 병리학적 상태에도 관여한다...

초파리 배아 상피세포의 상처 복구를 모델로 삼아, 이번 Current Biology 지에 실린 새로운 연구에 따르면, 상처를 빠르게 봉합하려면 세포-세포 접합부와 세포골격의 리모델링을 조절하는데 두 가지 다른 Rap1 경로가 필요하다는 사실이 밝혀졌다(그림 2).

이 복구 시스템의 세부 사항만으로도 놀랍다. (면역반응에서 T 세포의 이동에 대한 자세한 내용은 오늘 bioRxiv 지에 게재된 관련 논문에서 확인할 수 있다.)

그러나 신체에는 이보다 더 복잡하지는 않더라도, 그에 못지않게 복잡한 다른 많은 복구 시스템들이 있다. 이러한 효소들과 세포는 어떻게 자신들이 해야할 일을 알고 있으며, 행동을 조정할 수 있을까? 필요한 것을 예견할 수 있는 고도의 지능에 의해서 프로그래밍 되지 않았다면 말이다.

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진화론은 세부 사항으로 들어가면 완전히 사망한다. 이러한 발견들은 생명체에 대한 자세한 정보가 제공될수록, 모든 것들이 우연히 생겨났다는 진화 이야기는 믿을 수 없다는 우리의 오랜 관찰을 확인시켜 준다. 이 기사나 논문들 중 어느 것도 진화에 대해 언급하지 않고 있었다.