페삭 벤슨 기자 • 2025년 9월 30일
예루살렘, 2025년 9월 30일 (TPS-IL) — 수십 년 동안 과학자들은 초기 지구에 다른 많은 아미노산이 존재했음에도 불구하고 생명체가 왜 단 20가지 아미노산에만 정착했는지 궁금해해 왔습니다. 월요일에 발표된 이스라엘의 한 연구는 이것이 무작위가 아니었음을 시사합니다. 분자 집합체의 안정성이 “알파 아미노산”에 진화적 이점을 제공했을 가능성이 높으며, 이는 생명의 기원 연구에서 오랫동안 지속된 질문에 대한 검증 가능한 이유를 제시합니다.
예루살렘 히브리 대학교의 모란 프렌켈-핀터 박사가 이끄는 이 연구는 답이 화학뿐만 아니라 초기 분자 집합체의 안정성에 있으며, 생명이 어떻게 구성 요소를 선택했는지에 대한 새로운 통찰력을 제공한다고 밝혔습니다.
프렌켈-핀터 박사와 사라 피셔 씨, 이시 에제르제르 씨를 포함한 그녀의 팀은 초기 지구에서 자연적으로 형성된다고 생각되는 단순한 펩타이드 유사 분자인 데프시펩타이드를 연구했습니다. 현대 펩타이드와 달리 데프시펩타이드는 에스테르 결합과 아미드 결합을 혼합하여 포함하고 있어, 전구체 조건에서 더 쉽게 형성되지만 시간이 지남에 따라 안정성이 떨어집니다. 연구원들은 왜 알파 아미노산이 베타 또는 감마 아미노산과 같이 풍부한 다른 전구체 옵션보다 선호되었는지 알고 싶어했습니다.
이를 알아내기 위해 팀은 다양한 하이드록시산과 아미노산을 사용하여 데프시펩타이드를 합성하고 자가 조립되는 방식을 관찰했습니다. 결과는 놀라웠습니다. 알파 아미노산으로 만들어진 데프시펩타이드는 몇 주 동안, 심지어 반복적인 동결 및 해동 후에도 안정적인 물방울 모양의 집합체를 형성했습니다. 대조적으로 베타 기반 집합체는 훨씬 덜 안정적이었고 종종 용액에서 분리되었습니다.
프렌켈-핀터 박사는 “자가 조립은 생명의 가장 기본적인 전제 조건 중 하나입니다. 우리 연구 결과는 알파 기반 원형 펩타이드의 우수한 안정적인 구획 형성 능력이 중요한 진화적 이점을 제공했을 수 있으며, 이는 오늘날 생물학에서 볼 수 있는 단백질 골격의 무대를 마련했을 수 있음을 시사합니다.”라고 말했습니다.
학생 연구원들에게 이 발견은 과학적, 개인적 이정표입니다. 이 프로젝트의 공동 책임자인 석사 과정 학생 이시 에제르제르는 “진화가 특정 아미노산 세트를 선택한 이유에 대한 질문은 오랫동안 미스터리로 남아 있었습니다. 이 오래된 질문에 답하기 위한 단 한 걸음이라도 내딛는 것은 놀라운 일이며, 이 추구에 기여할 수 있다는 것은 특권입니다.”라고 말했습니다.
사라 피셔는 이 발견의 더 넓은 중요성을 강조했습니다. 그녀는 “우리는 여기서 데프시펩타이드가 현대 펩타이드와 유사하게 자가 조립될 수 있음을 처음으로 입증합니다. 이 발견은 화학 진화의 돌파구이지만, 안정적인 펩타이드 구조 설계가 핵심인 제약과 같은 분야에도 정보를 제공할 수 있습니다.”라고 말했습니다.
이 연구는 알파 및 베타 원형 펩타이드 골격을 직접 비교함으로써 생명의 기원에 대한 조립 주도 모델을 제안합니다. 이는 알파 아미노산의 선택이 단순히 화학적 가용성의 문제가 아니라 기능적 이점의 문제였음을 시사합니다. 즉, 오래 지속되는 구획과 같은 구조를 형성할 수 있는 분자가 생존하고 진화할 가능성이 더 높았습니다.
생명의 기원 질문을 넘어, 이러한 분자 원리를 이해하는 것은 현대 합성 생물학, 약물 설계 및 나노 기술을 안내할 수 있습니다.
이 연구는 동료 검토 저널인 미국 국립 과학원 회보에 게재되었습니다.
