가끔 신문이나 잡지를 보다보면 식품에 아미노산을 첨가했다는 광고를 보게 된다. 몸에 좋은 성분을 넣었겠지만 웬만한 호기심이 없이는 어떤 아미노산을 첨가했는지 찾아보지 않을 것 같다. 21세기는 생명 과학, 생명 공학의 시대라고 한다. 그래서 앞으로는 생명 공학 관련 식품이나 의약품들을 더 많이 접하게 될 것이다. 또한 생명 과학 관련 용어들도 대중 매체를 통해 더 자주 접하게 될 것이다. 그러나 자주 듣다보면 너무 익숙해져서 마치 잘 알고 있는 것 같은 착각에 빠지는 경우가 있다. 아미노산도 어쩌면 그 중 하나일 것이다. 아미노산이 뭐냐는 질문에 쉽게 대답할 수 있는 사람이 몇 명이나 될까.

아미노산은 단백질을 이루는 기본 물질이다. 자연계에서는 20개 정도의 아미노산이 존재한다. 생명 과학과 관련된 일을 하는 사람들은 대체로 20개의 아미노산 이름은 외우고 있는 편이다. 그 만큼 중요하다는 뜻이다. 아미노산은 그림과 같은 화학구조를 가지고 있다. 아미노산의 종류와 특성은 R이 어떤 것이냐에 따라 달라진다.

L-형 아미노산 ; C:탄소, O:산소, N:질소, H:수소, R은 작용기를 나타낸다.

그렇다면 식품에 첨가하는 아미노산은 어떤 것일까. 아미노산은 신체에서 합성이 되는 비필수 아미노산과 음식물로만 섭취 가능한 필수 아미노산으로 나눌 수 있다. 그러니까 건강 보조 식품에 들어있다는 아미노산은 필수 아미노산인 것이다. 필수 아미노산은 아르기닌(Arg), 히스티딘(His), 이소루신(Ile), 루신(Leu),메티오닌(Mer), 페닐알라닌(Phe),트레오닌(Thr), 트립토판(Trp), 발린(Val)들이 있다. 생체 내 단백질은 20개의 아미노산의 조합에 의해 만들어지기 때문에 아미노산이 한 종류라도 부족하면 큰 일이 생길 수 있다. 그래서 건강을 위해 음식을 골고루 먹는 것은 매우 중요하다.

표1. 유전 코드표

제1문자	제2문자				제3문자
.	U	C	A	G	.
U	Phe Phe Leu Leu	Ser Ser Ser Ser	Tyr Tyr - -	Cys Cys - Trp	U C A G
C	Leu Leu Leu Leu	Pro Pro Pro Pro	His His Gln Gln	Arg Arg Arg Arg	U C A G
A	Ile Ile Ile Met	Thr Thr Thr Thr	Asn Asn Lys Lys	Ser Ser Arg Arg	U C A G
G	Val Val Val Val	Ala Ala Ala Ala	Asp Asp Glu Glu	Gly Gly Gly Gly	U C A G

U:우라실, C:시토신, A:아데닌, G: 구아닌
표 안의 약자는 아미노산을 나타낸다.

예전에 동아사이언스 질문 코너에서 '자연계에는 왜 20개의 아미노산만 존재하나요'라는 아주 어려운 질문을 본 적이 있다. 물론 20개 외의 아미노산도 존재한다. 그래도 대부분의 단백질은 20개의 아미노산의 조합으로 이루어져 있으며, 아미노산 숫자도 더 이상 늘어나지 않는 이유로 과학자들은 데옥시리보핵산(DNA)의 특징에서 비롯된 것이라고 말한다.

DNA는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 그리고 시토신(C)의 네 개의 염기로 이루어져 있다. 이들 염기들은 상보적이어서 아데닌(A)은 티민(T)과만 짝궁을 하고, 구아닌(G)은 시토신(C)과만 짝궁을 한다. 이것은 DNA의 중요한 특성으로 DNA가 자기 복제를 할 경우 완벽하게 동일한 두개의 DNA가 생기게 되는 이유이다.

DNA에 유전 정보가 아미노산으로 해석되기 까지는 아주 복잡한 경로를 거친다. 먼저 DNA에 들어 있는 유전 정보는 리보핵산(RNA)에 전달된다. 그리고 mRNA의 염기 배열은 전사 RNA(tRNA)에 의해 아미노산 배열로 번역된다. 이 때 세 개의 RNA 염기 배열은 하나의 아미노산을 지정할 수 있다(표). 예를 들면 AUG라는 염기 배열은 메티오닌(Met) 아미노산을 지정한다. 즉 20개의 아미노산은 RNA 염기 배열이 세 개가 한 묶음이 된 여러 조합에 의해 만들어지는 것이다. 만일 아미노산이 DNA와 RNA처럼 상보성이 있다면 지금의 생명 과학은 훨씬 복잡해 졌을 것이라고 과학자들은 말한다.

DNA 1차 염기 배열에서 아미노산 1차 배열이 나오기까지 앞서 언급한 것보다 훨씬 복잡하다. 또 이 과정들 속에는 과학자들이 앞으로 밝혀 내야 할 부분들도 있다.

누가 이런 질문을 할지도 모른다. '왜 DNA는 4개의 염기로만 이루어져 있지요?' 이런 어려운 질문에도 척척 해답을 제시할 수 있는 과학자가 우리 나라에서 배출되었으면 하는 소망이 있다.




참고 문헌
G. E. Schulz and R. H. Schirmer, 'Principle of Protein Structure' Springer-Verlag, New York, 1979 Imahori, 정대원, 박문수 역, 생체 고분자 개론, 자유아카데미