RNA의 역사

토머스 R. 체크 지음 | 김아림 옮김

세종서적 2025년 05월 15일 출간 국내도서 : 2025년 05월 15일 출간

작품소개

책소개

DNA가 생명의 열쇠라고 믿었던 시대는 지나갔다. 이제, RNA가 중심에 선다!
20세기 후반, DNA가 생명의 비밀을 푸는 열쇠로 급부상했지만, RNA는 오랫동안 DNA의 조력자로만 여겨졌다. 그러나 21세기에 RNA가 단순한 유전 정보 전달자가 아니라 능동적인 생명의 조율자, 촉매제, 그리고 변혁의 주체임이 밝혀지면서 생물학, 의학, 생명공학의 혁신을 이끄는 핵심 요소로 자리 잡았다.

이 책은 1989년 RNA의 촉매 작용(리보자임)을 발견해 노벨 화학상을 수상한 세계적인 분자생물학자 토머스 체크가 쓴 RNA에 대한 러브송이다. RNA의 과학적 발견부터 크리스퍼 유전자 편집, mRNA 백신, 생명의 샘이라 알려진 텔로미어를 활용한 노화 연구 등 혁신적인 생명공학 기술까지 아우르며, 21세기의 생명과학이 RNA를 중심으로 어떻게 새롭게 쓰이는지 탐구한다. RNA의 복잡한 작용 원리를 전축, 스파게티 등 친숙한 사물에 비유하고 RNA 스플라이싱 반응을 워드 프로세서의 ‘복사 붙여넣기’ 기능에 빗대어 설명한다. 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 소재에 비유해 어려운 RNA의 원리를 머릿속에 쏙쏙 들어오도록 설명한 책은 이 책이 최초다.

감수자인 더럼 대학교 조정남 교수는 “DNA에 관한 대표적인 도서가 제임스 왓슨의 《이중나선》이라면, RNA 분야의 대표작은 바로 이 책이 될 것”이라고 극찬했으며, 해럴드 바머스, 캐럴 그라이더, 폴 너스, 제니퍼 다우드나 등 노벨상 수상자, 서울대학교 과학학과 이두갑 교수 등이 강력 추천했다. 생명과학의 최전선에 있는 연구자뿐 아니라 생물학을 이제 막 처음 접하는 중고등학생, 생물학과 의학에 관심 있는 사람이라면 누구나 읽어야 하는 필독서다.

목차

추천사
감수의 글
들어가며: RNA의 시대

1부 불멸의 촉매제 RNA
1장 전령
2장 생명의 조각을 잇다
3장 혼자 힘으로 스플라이싱하다
4장 변신의 귀재
5장 분자 기계 리보솜
6장 생명의 기원

2부 생명의 설계도를 다시 쓰다
7장 젊음의 샘은 죽음의 덫인가?
8장 작은 선충이 알려준 것
9장 정확한 기생자와 엉성한 사본들
10장 RNA 대 RNA
11장 가위 들고 달리기: 크리스퍼 혁명

에필로그: RNA의 미래
감사의 글
용어 설명
미주
찾아보기

책 속으로

RNA가 우리를 치료하기만 하는 것은 아니다. 우리를 죽일 수도 있다. 소아마비에서 SARS-CoV-2에 이르기까지 RNA는 역사상 가장 치명적인 바이러스의 유전 물질이다. 이러한 바이러스들만 보면 RNA는 그야말로 악당처럼 보인다. 하지만 mRNA 백신을 통해 RNA는 우리를 코로나19로부터 지키고, 나아가 암을 비롯한 다양한 질병으로부터 보호할 가능성을 엿볼 수 있다.
-17쪽

가장 먼저 실망을 안겼던 점은 어떤 단백질이 합성되든 세포질에 있는 대부분 RNA들의 A, G, C, U 비율은 같다는 사실이었다. 이는 말도 안 되는 일이었다. 마치 베토벤의 9번 교향곡이 레이디 가가의 노래 〈배드 로맨스〉와 음표의 구성 비율이 정확히 같다는 말과 같다. 이 곡들이 완전히 다른 장르의 음악인 만큼 파 샵이니 레 플랫이니 하는 음표들도 다르게 분포할 것이라고 누구나 예상할 수 있다. 마찬가지로 아미노산 조성이 제각각인 단백질이라면 그것을 결정하는 mRNA(messenger RNA의 약어)에서 A, G, C, U의 비율이 달라야 한다.
-33쪽

다른 비유를 들자면, 인트론을 말이 되는 문장에 끼어들어간 아무 의미 없는 단어들로 생각해볼 수 있겠다. ‘당신은 오늘 정말 좋은 어쩌고저쩌고 어쩌고저쩌고 냄새가 나요’라는 문장처럼 말이다. 워드 프로세서가 있다면 우리는 이 문장을 빠르게 고칠 수 있다. 문제가 되는 끼어든 단어를 선택한 다음 ‘삭제’ 버튼을 누르기만 하면 된다. ‘어쩌고저쩌고’를 지우고 나머지를 이어 붙여 보라. ‘당신은 오늘 정말 좋은 냄새가 나요’라는 문장이 나타난다. 자연은 이와 비슷한 방식으로 mRNA에서 인트론을 편집해 잘라내어 단백질 합성에 쓰이는 유전 암호만을 깔끔하게 남긴다.
-58쪽

아트의 RNA 스플라이싱 실험에서 테트라히메나의 핵은 스플라이싱 반응을 촉진할 효소의 공급원으로 가정되었기에, 테트라히메나 핵을 생략한 샘플은 좋은 대조군이었다. 우리는 핵이 없는 이 샘플이 아예 아무것도 만들어내지 못할 것이라고 예상했다. 하지만 놀랍게도 RNA 스플라이싱은 여전히 일어났다.
-86쪽

왓슨 역시 RNA의 구조를 파악하는 데 거의 10년을 고생했다. 먼저 왓슨은 식물 바이러스, 송아지의 간, 효모 등 다양한 재료에서 나온 RNA를 정제한 다음 엑스선 회절 실험을 수행했으며, 그 결과 얻은 매우 어설픈 데이터를 바탕으로 이 다양한 RNA가 하나의 공통적인 구조를 가졌다는 결론을 내렸다.3 이것은 마치 안개가 자욱한 날 200미터 거리에서 코끼리와 폭스바겐 자동차를 바라보며 둘이 동일하다고 결론을 내린 것과 다를 바 없었다. 해가 날 때까지 기다렸다가 쌍안경으로 제대로 관찰하면 완전히 다른 결론에 도달할 것이다.
-109쪽

리주는 전 세계 3만 7,000명에게 ‘eteRNA(또는 에테르나)’라 불리는 컴퓨터 게임을 시켰다. 사람들은 게임을 하면서 RNA 접힘 문제의 해결책을 찾고 있었다.
2009년, eteRNA는 첫 번째 도전 과제를 온라인에서 발표했다. ‘별이나 십자가 모양의 RNA를 디자인하시오.’ 즉 A, G, C, U가 각각 상보적 쌍을 이루어 목표로 하는 모양으로 접히려면 어떤 서열이어야 할까? 각계각층에서 참가자가 나왔다. RNA를 직접 연구하는 대학원생도 있었고, RNA에 대해 거의 들어본 적은 없지만 새로운 퍼즐을 풀고 싶어 안달이 난 스도쿠 애호가도 있었다. 이들은 RNA를 접을 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하기도 했고 종이와 연필만으로 문제를 풀기도 했다.
-128~129쪽

LA에서 집으로 돌아온 후 나는 오래된 과학 논문들을 찾아 읽기 시작했고, 그제야 깨달았다. 수십 년 동안 ‘생명체의 기원’을 연구하는 과학자들은 거의 40억 년 전에 스스로 재생산하는 최초의 시스템이 지구에 어떻게 등장했는지 고민하고 있었다. ‘닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐’라는 질문에 맞닥뜨렸을 때 그들은 이미 RNA가 해법을 제공한다는 이론을 세우고 있었다.
165~166쪽

당시만 해도 리즈는 자신이 암이나 노화 과정을 이해하는 신기원을 열 거라고는 생각도 하지 않았다. 자신이 RNA 과학의 새 장을 열고 있다는 사실도 몰랐다. 그저 DNA에 관한 또 다른 사실을 밝혔을 뿐이라고 여겼다. 당시 우리 중 누구도 유기체의 세포핵에 있는 선형 DNA 분자인 염색체의 끄트머리에 어떤 종류의 DNA가 존재하는지 알지 못했다. 물론 세포 생물학자들은 이 염색체 말단, 즉 텔로미어(‘끝부분’이란 뜻을 가지는)에 예전부터 관심을 가지고 있었다. 그 역사는 헤르만 뮐러가 초파리를 관찰하고 바버라 매클린톡이 옥수수를 관찰하던 시절로 거슬러 올라간다.
188쪽

내 딸들은 나에게 문자를 자주 보내는데, 손가락을 빠르게 놀리느라 오타가 많다. good 대신 food로 오타를 내기도 하고, wake(깨우다)를 bake(굽다)로 오타를 내 ‘아이들을 3시에 구울 거예요’라고 보낸 뒤 ‘아니, 깨울 거예요’라고 덧붙이기도 한다. 가끔 중요한 부분에 오타가 여러 개 있으면 대체 무슨 뜻인지 알 수 없는 경우도 있다. 바이러스 RNA 복제도 마찬가지다. 몇몇 오류는 용인되거나 오히려 유리할 수도 있지만, 오류가 너무 많이 발생하면 바이러스는 살아남지 못한다.
247~248쪽

1950년대에 소아마비에 효과적인 최초의 백신을 개발한 후, 조너스 솔크 박사는 캘리포니아주 라호야 해안 27에이커 넓이의 땅에 꿈에 그리던 연구센터를 지을 기회를 얻었다. 솔크는 건축가 루이 칸에게 ‘피카소가 그림을 그리러 방문할 만한’ 건물을 지어 달라고 부탁했다. 그 결과 만들어진 티크 목재와 콘크리트 블록의 집합체는 오늘날 독특한 건축물이자 최첨단 과학의 보루로 유명하다. 하지만 백신을 만들어 전염병으로부터 한 번 세상을 구한 인물의 이름을 딴 이 솔크 연구소가, 여러 해가 지난 뒤 또 다른 전염병을 통제하는 mRNA 백신에 대한 아이디어가 탄생한 곳이라는 사실을 아는 사람은 극소수다.
257~258쪽

박사과정과 박사 후 과정을 마치기까지 오로지 DNA만 다뤘던 나는 RNA가 이토록 나의 머릿속을 온통 지배할 줄은 몰랐다. DNA 과학자에서 RNA 과학자로의 변신은 나뿐만이 아니라 이 분야의 초창기에 많은 연구자가 선택한 길이었다. 그와 동시에 RNA는 더 이상 DNA에 의존하는 도구가 아니라, 그 그림자에서 벗어나 무한한 가능성을 지닌 경이로운 분자로 거듭나는 중이다. 나는 인생 여정의 전환점마다 RNA와 함께 조수석에 타고 여행을 할 수 있어 행운이었다고 생각한다.
335쪽

출판사 서평

DNA가 생명의 설계도라면, RNA는 이를 실행하는 혁신 엔진이다!
노벨상 수상자 토머스 체크가 직접 들려주는 RNA의 모든 것

생명은 어떻게 시작되었을까? 무엇이 우리를 인간으로 만들까? 왜 우리는 늙고 병드는가?
20세기 후반, DNA는 과학을 주도했고 대중의 상상력 속에서 그야말로 ‘생명의 비밀’이라 여겨졌다. DNA의 시대에 RNA는 생화학계의 백업 가수처럼 DNA라는 디바의 그늘에 가려진 존재였다. 하지만 지난 수십 년간 학계 내부에서는 RNA의 잠재력이 서서히 드러나 조용한 혁명이 펼쳐지고 있었다. 1989년 RNA의 촉매 작용(리보자임)을 발견해 노벨 화학상을 수상한 세계적인 분자생물학자인 《RNA의 역사》의 저자 토머스 체크를 비롯해 뛰어난 과학자들이 그동안 DNA에 가려진 심복이라 여겼던 RNA야말로 생물학의 가장 큰 수수께끼를 풀기 위한 핵심임을 밝혔다.

RNA 역시 DNA처럼 정보를 저장할 수 있으나 정보 저장은 RNA의 능력 중 극히 일부로, DNA와 달리 살아 있는 세포 내에서 능동적인 역할을 수행한다. 다른 RNA 분자를 꼬아 잇는다거나 단백질을 조합하는 등 효소처럼 움직일 수 있고, 줄기세포가 활동성을 유지하게도 하며, 염색체 말단에 DNA를 구축해 노화를 방지하기도 한다. 종이접기를 하듯 자유자재로 구부러지는 RNA에 비하면 유전적 모체인 DNA는 인기곡이 하나뿐인 가수처럼 보인다. 그뿐만 아니라 RNA는 지구 생명체의 기원에 관한 비밀도 품고 있다.

이러한 장점을 지닌 RNA는 결국 DNA의 그림자를 벗어나 어마어마한 잠재력을 드러냈다. 2000년 이후로 RNA와 관련된 획기적 발전을 이끈 과학자들이 노벨상을 10개나 받았다. 2005년부터는 RNA 연구를 다룬 학술잡지 기사와 특허 수가 급격히 늘어났다. 〈네이처〉지에 실린 최근 기사는 현재 개발 단계에 있는 RNA 기반 의약품이 400여 종에 달한다고 보고했고, 2022년 한 해만 해도 10억 달러 이상의 사모펀드가 RNA 연구 중심의 생명공학 스타트업에 투자되었다. 생명과학 분야에서 과거의 초점이 DNA였다면, 미래의 초점은 의심의 여지없이 RNA다.

코로나19 mRNA 백신은 단기간이 아니라,
수십 년에 걸친 과학적 혁신을 기반으로 만들어진 결과물이다!

이 책은 저자를 비롯한 과학자들의 발견의 여정을 뒤쫓으며, RNA의 놀라운 힘을 처음으로 엿보았던 초창기 실험에서부터 RNA가 세포 반응을 촉매할 수 있다는 저자 자신의 패러다임을 바꾸는 발견, 그리고 최신 생명공학 기술까지 아우른다. 이 책을 통해 우리는 RNA를 활용해 생명의 암호를 다시 쓰는 크리스퍼부터 팬데믹 때 수백만 명을 살린 혁신적인 mRNA 백신, RNA를 통한 난치병 치료 등 생명공학의 혁신적 발전을 살펴볼 수 있다.

2020년 봄, 코로나19를 일으키는 RNA 기반 바이러스인 SARS-CoV-2가 전 세계를 휩쓸자 고난의 원인이면서도 동시에 치료제가 될 수 있는 RNA, 즉 저자의 연구 주제가 모든 이의 입에 오르내리기 시작했다. 코로나바이러스에 대항하는 mRNA 백신이 전례 없이 빠른 속도로 개발되었고, 저자는 RNA 연구자에서 RNA 대변인으로 변신했다. 과학자들은 어떻게 그렇게 빨리 백신을 개발해낼 수 있었을까? 결론부터 말하자면, 사실 그렇지 않았다. 코로나19 백신이 기록적인 속도로 등장하긴 했지만, 사실 수십 년에 걸친 과학적 혁신들을 기반으로 이루어낸 놀라운 성취였다.

팬데믹을 일으키는 바이러스 중 상당수는 전적으로 RNA에 의해 작동된다. 바이러스가 무엇으로 만들어졌고 어떻게 작동하는지 이해해야만 우리는 바이러스와 효율적으로 싸울 수 있다. 코로나19 팬데믹이 가르쳐주었듯이 RNA 기반 바이러스와 싸우는 효과적인 방법은 RNA를 기반으로 한 백신이다. 인류는 창의성 덕분에 RNA의 천재성을 역이용할 수 있었다. 이렇듯 RNA에는 어두운 면이 있지만, 그 작동 방식을 이해해야 우리가 역으로 활용해 싸울 수 있다는 사실을 기억하자.

DNA의 조연이라 여겨졌던 RNA가,
이제는 과학 혁명의 주인공이 되다!
노벨상 수상자가 전하는 ‘RNA 러브송’

“생물학적 현상을 전축에 비유하면 리보솜은 턴테이블, mRNA는 엘피판, 바늘을 내렸을 때 들리는 음악은 단백질이다. 기분에 따라 엘피판을 바꿀 수는 있지만 기본적인 설정은 같다. 전축으로 어떤 엘피판이든 재생할 수 있는 것처럼, 리보솜도 어떤 mRNA에든 작동할 수 있다. 어떤 음악이 나올지 엘피판에 따라 결정되는 것처럼, 어떤 단백질이 생산되는지는 mRNA에 의해 결정된다.”
“우리가 전자 문서에서 커서를 움직여 특정 부분을 긁은 다음 워드 프로세서의 새로운 페이지에 붙여 넣는 것처럼, ‘찾기’와 ‘바꾸기’ 기능을 사용하면 DNA의 T를 RNA의 U로 전부 손쉽게 변경할 수 있다. 자연에서도 이러한 화학반응이 일어난다. 새로운 단백질을 합성할 때마다 우리 몸에서는 DNA에서 mRNA가 복사되는 ‘복사-붙여넣기’가 끊임없이 일어난다.”
-본문 중에서

21세기는 이미 RNA의 시대다. 생명의 근간을 이루는 원초성과 미래성을 모두 아우르는 신비로운 생명물질이라는 점이 RNA의 가장 큰 매력이다. 이 책은 RNA가 어떻게 ‘바이럴’하게 퍼졌는지, 또한 주로 생화학자들이나 흥미로워할 주제에서 어떻게 과학과 의학의 미래를 빚어갈 주요 연구 대상으로 떠올랐는지를 알려주는 안내서다. RNA가 생명을 조율하고 변화시키는 촉매제로서 어떻게 생물학의 개념을 바꾸고, 의학과 생명공학에 어떤 혁신을 가져왔는지 심도 있게 탐구한다.

본문은 크게 두 부분으로 나뉜다. 1부에서는 RNA가 생명의 놀라운 촉매제로서 자신을 드러낸 계기, 저자의 연구팀이 촉매제로서의 RNA(리보자임)를 발견한 과정을 설명한다. 리보자임은 ‘효소란 당연히 단백질’이라는 굳건해 보였던 자연법칙을 위반하는 존재였다. 이 연구 성과로 저자는 1989년에 노벨상을 받았고, 이때부터 RNA는 단순히 수동적인 전령(메신저)이 아니라 중요한 물질로서 새롭게 인정받기 시작했다. 1부에서 RNA가 생명을 뒷받침하는 방식을 담고 있다면, 2부는 RNA가 자연의 한계를 넘어 생명을 증진하고 연장하는 방식을 이야기한다. 한때 DNA의 유전학적 지시를 단순히 전달하는 역할에만 그친다고 여겼던 RNA가 지구상의 생명이 첫 발자국을 떼는 데 기여하고, 크리스퍼를 통한 유전자 편집으로 질병 치료에 기여하며, 노화 과정뿐만 아니라 생명의 샘이라 알려진 텔로미어와도 깊은 관련을 맺고 있음을 알게 된다.

이 책은 생물학과 의학의 현재와 미래를 조망하기 위한 필독서로, 어렵게 느껴질 수 있는 RNA의 원리를 다양한 비유로 설명해 과학에 대해 잘 모르는 독자들도 이해하기 쉽게 쓰였다. 이 책을 읽는 독자들은 RNA를 기반으로 한 유전자 치료, 맞춤형 의약품, 혁신적인 신약 개발의 최전선을 경험할 수 있을 것이다.

작가정보

저자(글) 토머스 R. 체크

(Thomas R. Cech)
분자생물학자이자 생화학자로, 현재 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스에서 생화학을 가르치는 교수이자 하워드 휴즈 의학연구소의 연구원이다. 아이오와주 그리넬의 그리넬 대학교를 졸업하고 캘리포니아 대학교 버클리에서 화학 박사학위를 받았다. 1982년 RNA 분자가 스스로 스플라이싱할 수 있다는 혁신적인 사실을 밝혀냈다. 이는 RNA가 단순한 유전 정보 운반체를 넘어 촉매 기능까지 수행할 수 있음을 최초로 증명한 발견으로, 1989년 시드니 올트먼과 함께 노벨 화학상을 수상하는 영예를 안았다. 이외에도 미국 과학 아카데미상(분자생물학 부문), 국가 과학 메달, 오스머 황금 메달 등 다수의 상을 받았다. RNA의 촉매 작용을 발견한 그의 연구는 분자생물학 분야에 지대한 공헌을 했다. 21세기 생명과학을 뒤흔든 촉매 분자 RNA의 혁신적인 여정을 탐구한 《RNA의 역사》는 2024년 이코노미스트 최고의 책으로 선정되었고, 2025년 앤드루 카네기 우수상 논픽션 후보로 노미네이트되었다. 현재 미국 콜로라도주 볼더에 거주하고 있다.

번역 김아림

서울대학교에서 생물학을 공부하고 동 대학원 과학사 및 과학철학 협동과정에서 석사학위를 받았다. 출판사에서 책을 만들다 지금은 번역 에이전시 엔터스코리아에서 번역가로 활동 중이다.
옮긴 책으로는 《최종 경고: 6도의 멸종》, 《질병의 지도》, 《30초 과학 이론》, 《감정이 어려운 사람들을 위한 뇌과학》, 《10대를 위한 만만한 물리의 세계》 등 다수가 있다.