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벤카트라만 라마크리시난 Venkatraman Ramakrishnan

벤카트라만 라마크리시난 [이미지]
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BNL (브룩헤이븐 국립 연구소)
  • 작성 2015-12-17
  • 조회 2,781
  • 출생1952
  • 국적 인도
  • 분야화학
  • 소속브룩헤이븐 연구소
  • 출신대학오하이오대학교 대학원 박사
  • 주요업적리보솜의 구조와 기능에 관한 연구
  • 수상노벨 물리학상(1980)
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인물정보

인도계 미국 화학자로서 세포 내 소기관인 리보솜의 3차원 구조를 원자 수준의 정밀도로 밝혀낸 공로로 2009년 아다 요나트·토머스 스타이츠와 노벨 화학상을 공동 수상하였다.

1952년 인도 타밀나두주의 치담바람에서 태어났다. 그의 아버지 CV 벤카트라만 역시 생물학자였는데, 라마크리시난이 태어난 1952년 그의 아버지는 미국에서 효소학자 데이비드 그린과 함께 연구를 하고 있었다. 연구 때문에 그의 부모님은 종종 떨어져 있어 유년시절 할머니나 고모에게 보살핌을 받으며 자랐다. 3살 때 인도 서부 구자라트 마을로 이사를 가게 되는데 곧, 그의 어머니에게 캐나다 맥길대학교에서 박사학위를 받기 위해 떠나있는 동안 라마크리시난은 아버지 손에 자랐다. 인도 서부 바로다에서 언어에 대한 장벽 때문에 라마크리시난은 지방에 영어를 사용하는 가톨릭 학교에 입학했고 오스트레일리아 애들레이드에서 1년간 공부를 했다.

인도로 돌아와 헌신적 이였던 과학과 수학 선생님에게 많은 영향을 받는다. 바로다에있는 마하라자 대학에서 1년 동안 예비 과학과정을 밟고 16살에 국립 과학 영재 장학금을 받아 바로다에서 물리학을 공부하게 된다. 1971년 바로다대학에서 학사학위를 취득한 후 1976년 미국 오하이오 대학에서 연구를 위한 장학금을 받으며 박사학위를 취득하였고 그곳에서 그의 아내를 만났고 결혼을 한다. 1978년 산디아고 캘리포니아 대학에서 생물학 학부 과정을 마쳤다. 그 해 우연히 사이언티픽 아메리칸 잡지에서 돈 엔글만(Don Engleman)과 피터 무어(Peter Moore)가 쓴 리보솜에 단백질 위치를 찾아내는데 중성자 산란을 활용하는 기사를 보고 이에 흥미를 느끼게 된다. 라마크리시난은 리보솜 서브유닛의 자세한 구조를 얻고자 하였다. 대학의 보조금과 프로젝트의 성공 여부의 불확실과 실패요소가 많았기 때문에 40%의 급여 감축에도 불구하고 중요한 연구에 대해서는 장기간 팀의 연구에 지원을 해주는 것으로 유명한 분자생물학 의학연구소(LMB)로 간다.

1983년 테네시 오크리지 국립 연구소에서 짧은 연구 활동을 마치고 1983년부터 1995년까지 생물물리학자로 뉴욕 브룩헤이븐 연구소에서 연구를 한다. 중성자 산란이 생물학 분자의 세세한 원자 구조 얻는데 유용하지 않다는 사실을 알게 된 라마크리시난은 1988년 콜드스크링 하버에서 결정학 과정을 공부하고 1991년 캐임브리지에서 염색질과 아론 글루그(Aaron Klug,1982년 노벨화학상 수상자)지도 하에 결정학을 배우기 위해 분자 생물학 의학 연구소(LMB)에서 안식년을 보낸다.

리보솜은 RNA와 단백질로 이루어진 복합체로서 세포질 속에서 단백질을 합성하는 역할을 하는데, 그 기능을 조절하면 질병을 일으키는 박테리아 단백질의 생성도 억제할 수 있기 때문에 그 구조를 정밀하게 파악하기 위한 연구가 오래 전부터 진행되어 왔다. 라마크리슈난은 'X-선 단결정법'을 이용하여 리보솜을 이루는 원자 수십만 개의 정확한 위치를 파악해냈다. 리보솜을 결정체로 만든 뒤 X-선을 쏘아 리보솜을 이루는 개별 원자들에 부딪혀 꺾이는 패턴을 분석하여 리보솜의 원자 배열구조를 파악하였고, 2000년 이를 바탕으로 리보솜의 3차원 원자 지도를 제시하였다. 이로써 리보솜이 어떤 모양인지, 어떻게 작동하는지 알 수 있게 되었고, 여러 항생제들이 리보솜에 어떻게 달라붙어 기능을 하는지 파악할 수 있게 됨으로써 더욱 효과가 좋은 새로운 항생제를 개발하는 데 크게 기여하였다. 2009년 이러한 공로로, 독자적으로 동일한 연구 업적을 쌓은 아다 요나트(Ada E. Yonath)·토머스 스타이츠(Thomas A. Steitz)와 함께 노벨 화학상을 공동 수상하였다. 이밖에 2008년 영국생화학회(British Biochemical Society)의 히틀리 메달 등을 수상하였다.

1995~1999년 유타대학교 생화학과 교수를 거쳐 1999년부터 영국 케임브리지의 의학연구위원회(MRC) 분자생물학연구소에서 근무하고 있으며, 2008년부터 케임브리지대학교 트리니티칼리지의 특별연구원을 겸하고 있다. 2004년 미국과학아카데미 회원, 2008년 인도과학아카데미의 외국인 회원이 되었다.

<공동수상>

토머스 A. 스타이츠(Thomas A. Steitz, 1940~)
1966년 하버드 대학교에서 박사학위를 취득하였고, 1970년 예일 대학교 교수로 시작해 현재 석좌교수로 재직하고 있다. 1986년 이후 하워드휴스 의학연구소의 연구원을 겸임하고 있다. 리보솜의 구조와 기능을 규명하는 데 힘써 리보솜의 3차원 구조를 원자 수준의 정밀도로 밝혀내는 데 성공하였다.

아다 E. 요나스(Ada E. Yonath, 1939~)
이스라엘 건국 이전 예루살렘의 빈민가에서 태어났다. 히브리 대학교를 졸업하고 1968년 바이츠만 연구소에서 박사학위를 취득하였다. 이후 카네기멜론 대학교와 MIT에서 박사후과정을 마치고 이스라엘로 돌아와 10년 가까이 단백질결정학연구소에서 연구하였다. 1979년부터 독일 막스플랑크 연구소와 바이츠만 연구소에서 연구를 병행하였다. '리보솜 연구의 선구자'로 꼽힌다.

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시상연설

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.

올해의 노벨 화학상은 단원자의 위치를 확인할 정도의 고분해능으로 리보좀의 결정학적 구조를 밝혀내고, 이 결정학적 구조를 이용해서 리보솜이 유전정보 설계도에 따라 아미노산을 단백질로 만들어 내는 과정과 항생제가 박테리아 병원체에 있는 리보솜을 공격하는 작동원리를 원자 수준에서 밝혀낸 업적에 대해 수여됩니다.

지구상의 모든 생명체는 단백질의 존재와 관련이 있습니다. 단백질은 인체내 생명에 필수적인 화학반응을 촉진시키고, 보고 듣고 맛보고 냄새 맡고 느끼고 경험하고 생각하고 움직이는 모든 것을 가능하게 합니다. 단백질은 우리로 하여금 병원균의 공격에 덜 과민하게 하며, 또한 올해 수상자를 축하하기 위해 우리를 오늘 여기 모이도록 하였습니다. 리보솜에 있는 두 개의 큰 단위체 사이에서 어떻게 단백질이 만들어지는가는 긴 RNA 사슬과 약 50개의 단백질이 관련되는데, 이것은 우리 문명의 실존에 관한 이야기입니다.

잘 정돈된 혼돈이라 할 수 있는 우리의 유전체에는 인체내 모든 단백질 종류를 암호화하는 DNA에 근거한 수천 개의 유전자들이 있습니다. 유전체 내의 단백질 설계도들이 계속해서 각각의 단백질 제조를 위해 메신저 RNA에 복사됩니다. 메신저 RNA가 리보솜을 발견하면 리보솜의 단위체 사이에 정착하여 적당하게 접힌 아미노산 사슬로 번역되며 이것이 활성화된 단백질이 됩니다. 스무 개 아미노산 각각이 고유의 전이 RNA 분자에 연결된 리보솜에 들어갑니다. 리보솜에서 이 전이 RNA 분자는 각각의 아미노산에 대한 메신저 RNA 속에 있는 암호를 인식하고 리보솜 공장은 단백질 설계도를 따라 지시된 순서대로 아미노산을 연결합니다.

1980년대 아다 요나스 박사의 선구적 업적은 결정학 기술을 이용하여 높은 분해능으로 리보솜의 구조를 밝히는 일에 초석을 다졌습니다.

토머스 스타이츠 박사는 1998년에 큰 리보솜 단위체에 관한 상(phase)의 문제를 풀었으며, 그리하여 최초로 리보솜의 결정구조를 밝혀냈습니다.

2000년에는 세 명의 노벨상 수상자 모두가 리보솜 단위체의 고분해능 구조를 발표하였는데, 스타이츠 박사는 큰 단위체에 대해, 라마크리슈난 박사와 요나트 박사는 작은 리보솜 단위체의 구조를 결정하였습니다. 토머스 스타이츠 박사가 밝힌 기능성 복합체 내에 있는 큰 리보솜 단위체의 고분해능 구조는 리보솜에서 아미노산 간에 펩타이드 결합의 형성이 어떻게 촉진되는지에 관한 원자 수준의 이해를 이끌어 냈습니다.

기능성 복합체 내 작은 리보솜 단위체에 관한 벤카트라만 라마크리슈난 박사의 결정구조는 리보솜에 의한 유전정보의 해독이 유전자 설계도에 따라 모든 단백질이 한 치의 오차도 없이 어떻게 정확하게 만들어질 수 있는지에 관해 원자 수준에서 이해할 수 있도록 하였습니다.

라마크리슈난 박사, 스타이츠 박사, 요나스 박사는 어떻게 항생제가 리보솜 기능을 방해하는지, 어떻게 약 타겟 물질의 내성이 전개되는지에 관한 원자 수준의 이해를 돕는 항생제와 복합체를 이루는 리보솜 단위체의 고분해능 구조를 밝혀냈습니다. 이 핵심적인 지식은 박테리아 병원균에서 발견되는 약 내성에 대해 끊임없이 싸우는 의학계의 투쟁 속에서 새로운 항생제 개발을 위해 이미 사용되고 있습니다.

박사님들은 고분해능으로 리보솜의 결정 구조를 확인하였고, 리보솜 기능의 기초적이며 의학적으로 중요한 측면을 밝히기 위해 이와 같은 구조를 능숙하게 활용하여 노벨 화학상을 수상하게 되셨습니다. 스웨덴 왕립과학원을 대신하여 진심어린 축하를 전해드리며, 이제 앞으로 나오셔서 전하께서 수여하시는 노벨상을 받으시기 바랍니다.

- 노벨 화학위원회 만스 에렌베르그

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자료출처
[네이버 지식백과] 리보솜의 구조와 기능에 관한 연구 (당신에게 노벨상을 수여합니다. | 노벨 화학상, 2010. 1. 18., 바다출판사)

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