미국 과학자들이 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 생명의 기원을 추적하는 연구에서 한 발 진전을 이룩했다고 사이언스 데일리가 보도했다.

에너지부 오크리지 국립실험연구소(ORNL) 분자 생물물리학센터 연구진은 RNA(리보핵산)가 초기 생명체로 바뀌는 진화과정에서 중요한 역할을 했을 것으로 추정되는 유기화학 반응을 분자역학 시뮬레이션으로 재현하고, 그 과정에서 얻은 성과를 미국화학학회 저널 최신호에 발표했다.

연구진은 유기화학에서 광범위하게 적용되는 딜스-알더반응에 촉매 역할을 하는 실험실 배양 리보자임의 움직임을 슈퍼컴으로 추적했다. 리보자임이라고 불리는 특정 유형의 RNA는 생명체 생성의 두 핵심 요소인 유전정보 축적과 화학반응 촉매작용 능력을 모두 갖고 있다.

연구진은 딜스-알더 리보자임이 기능을 발휘하기 위해 마그네슘이 필요한 이유를 이를 통해 이론적으로 설명할 수 있게 됐다고 밝혔다.

리보자임의 내부운동에 관한 컴퓨터 모델을 통해 연구진은 빠른 속도로 진행되는 이 반응의 미세한 내용들을 포착하고 이해할 수 있게 된 것이다.

화학 실험과 X-선 분석과 같은 재래식 실험 기술은 정적(靜的)인 특성으로 인해 이런 반응의 역학작용을 밝혀낼 수 없었다.

연구진은 "컴퓨터 시뮬레이션은 다른 방법으로는 얻을 수 없는 생물학적 시스템에 관한 통찰을 제공한다. 이런 구조들은 너무도 많이 변하기 때문에 역학적 측면은 이해하기 어렵지만 시뮬레이션으로는 이것이 가능하다"고 설명했다.

이들은 이런 방법으로 리보좀의 내부역학에 `입'이라고 불리는 활성부위(효소 분자 중 촉매작용이 행해지는 특정부분)가 포함된다는 사실을 입증했다.

`입'은 반응을 제어하기 위해 열리고 닫히는데 마그네슘 이온의 농도가 리보자임의 이런 운동에 직접적인 영향을 준다는 것이다.

마그네슘이 없으면 입이 닫혀 기질(基質)이 들어가지 못해 반응이 일어날 수 없게 되며 마그네슘은 입을 열린 상태로 유지하기 위해 리보자임의 특정 부위에 결합하는 것으로 밝혀졌다.