마음씨 좋은 단백질 결정학의 어머니로

2019-11-06 09:15:33

도로시 호지킨은 엑스선을 사용해 몇몇 중요한 분자의 구조를 밝혀낸 공로로 노벨 화학상을 수상했다. 그녀는 분자 구조에 대한 분석을 통해 생물학적 기능을 설명하는 방법을 체계화한 사람으로 결정학을 과학 연구의 필수적인 도구로 전환시켰다.

도로시는 1910년에 당시 영국의 식민지였던 이집트의 까히라에서 태여났다. 1928년에 옥스퍼드대학의 화학과에 진학해 생화학을 전공했다. 그녀는 1932년에 대학을 졸업했지만 직장을 구할 수 없었다. 도로시는 소개를 통해 케임브리지대학의 화학과 교수를 알게 됐고 그 교수는 다시 버널 밑에서 공부하도록 주선해 주었다. 버널은 엑스선을 리용해 단백질을 비롯한 생물학적 결정을 연구하고 있었다. 특히 버널은 남녀가 평등하다는 굳은 신념을 지닌 터라 그의 실험실에는 6명의 연구생중에 녀성이 2명이나 있었다.

도로시는 1933년부터 버널의 지도로 박사과정을 밟았다. 버널의 실험실에는 친구나 동료가 연구해 보라고 보내 온 결정들이 널려 있었다. 그래서 도로시는 비타민 B1, 비타민 D, 성 호르몬 등에 대한 엑스선 실험을 누구보다도 먼저 할 수 있는 좋은 기회를 가지게 되였다. 그녀가 얼마나 실험을 열심히 했던지“버널의 책상을 청소하는 녀자”로 유명해지기도 했다.

1934년에는 매우 중요한 사건 두개가 한꺼번에 일어났다. 도로시가 류머티즘 관절염에 걸렸다는 사실을 알게된 바로 그 날에 버널 연구팀은 력사상 처음으로 단백질 결정의 사진을 찍는 데 성공했다. 당시에 버널 연구팀은 도로시를 중심으로 위장에서 소화를 돕는 효소인 펩신을 연구하고 있었는데 도로시가 잠시 자리를 비운 사이에 펩신의 엑스선 사진에 나타난 반점들이 규칙적으로 배렬되여있었던 것이다. 그것은 단백질도 결정으로 만들 수 있고 구성하는 원자들의 배렬도 눈으로 볼 수 있다는 것을 의미했다.

1934년 9월에 도로시는 모교인 옥스퍼드대학에서 화학과 강사 자리를 얻었다. 옥스퍼드에서 진행한 첫번째 연구는 스테롤에 관한 것이였다. 스테롤에 관한 화학식은 이미 규명되여있었지만 그 분자 속에서 원자들이 어떻게 3차원적으로 배렬되여있는지는 알려지지 않았다. 그녀는 계산기를 구입해 복잡한 수학적 계산을 차근차근 풀었지만 필요한 정보의 반밖에 얻지 못했다. 그래서 그녀는 비슷한 결정을 하나 만들어 지금까지 쓰던 결정과 비교해 보는 방법으로 나머지 정보를 얻을 수 있었다. 드디여 1936년 여름에 그녀는 스테롤의 3차원적 구조를 발견하는 데 성공했고 <스테롤의 엑스선 결정학과 화학>이란 론문으로 케임브리지대학에서 박사학위를 받았다.

도로시는 27세에 동갑내기인 토머스 호지킨과 결혼식을 올렸고 세 자녀를 낳았다.

제2차세계대전이 발발하면서 과학자들은 페니실린에 주목했다. 1929년에 플레밍은 페니실린을 처음으로 발견했고 1941년에 플로리와 체인은 페니실린을 림상실험에 적용했으며 세 사람은 1945년 노벨 생리의학상을 공동으로 수상했다. 당시에 많은 과학자들은 페니실린의 화학적 조성을 알아내고자 많은 노력을 기울였다. 그들 앞에서 엑스선 분석이란 유력한 무기를 들고 나온 도로시 호지킨이라는 젊은 녀인은 많은 과학자들을 깜짝 놀라게 했다. 호지킨은 페니실린이 세개의 탄소 원자와 한개의 질소 원자가 결합해서 원을 만들고 있는 구조를 가지고 있다고 주장했던 것이다.

처음에 많은 화학자들은 호지킨의 주장이 터무니없다는 반응을 보였다. 그들은 호지킨이 제안한 구조는 너무 불안정해서 자연에 존재하기 힘들 것이라 생각했다. 그러나 호지킨이 주장한 페니실린의 구조는 맞는 것으로 판명되였고 이에 따라 페니실린을 합성해 수많은 생명을 구할 수 있는 길이 열렸다.

호지킨은 1947년에 영국 왕립학회의 회원으로 선출되였고 1948년에는 옥스퍼드대학에 정식으로 자리를 잡았다. 그러나 남성 중심적인 옥스퍼드대학은 도로시를 화학 강사 겸 실험 담당 특별연구원으로 임명했다. 그녀는 1960년이 되여서야 옥스퍼드대학의 종신 교수직에 임명될 수 있었다.

호지킨은 옥스퍼드대학에 자리를 잡으면서 악성 빈혈의 치료에 탁월한 효과가 있는 것으로 알려진 비타민 B12를 다루었다. 6년 동안의 기나긴 실험과 분석 끝에 비타민 B12의 구조는 호지킨의 연구진에 의해 완전히 해명될 수 있었다. 당시에 호지킨의 연구진이 찍은 엑스선 사진은 2500장을 넘었다고 한다.

비타민 B12의 구조는 전례가 없는 새로운 것이였다. 중심에 코발트 원자가 있고 그 주위를 탄소와 질소 원자의 고리가 둘러싸고 있는 형태였는데 코발트와 탄소가 이루고 있는 결합은 이전에 알고 있던 화학결합과는 전혀 달랐다. 결국 이 새로운 결합은 비타민이 생리적으로 활성화되는 비밀을 푸는 열쇠로 작용했다. 1964년의 노벨 화학상도 호지킨이 몇몇 중요한 분자의 구조를 규명했다는 것보다는 화학의 령역 자체를 확장했다는 점에 많은 무게가 실려있었다.

호지킨은 1964년에 노벨 화학상을 받았고 1965년에는 메리트 훈장을 수상했다. 이러한 영예 속에서도 그녀의 연구는 계속되였다. 호지킨은 자신이 다룬 것 가운데 가장 복잡한 분자인 인슐린에 도전했다. 결국 호지킨의 연구진은 엑스선 사진 우의 7만 개의 반점들을 분석해 1969년에 인슐린의 립체구조를 완전히 해명할 수 있었다. 호지킨은 《네이처》에 론문을 발표하면서 연구진의 이름을 알파벳 순서로 적었는데 자신의 이름은 뒤에서 세 번째에 있었다. 또한 인슐린에 대한 강연에서도 그녀는 자신이 먼저 하지 않았고 박사학위를 막 끝낸 블런델에게 양보하는 여유를 보여 주었다.

호지킨은 1970년에 브리스틀대학의 명예총장이 된 후 1988년까지 그 자리를 지켰다. 그녀는 대학에 제3세계 학생들을 위한 기숙사를 만들었고 아프리카 지역을 전공하는 학생들을 위한 장학금도 만들었다. 그녀는 1972년-1978년에는 세계결정학련맹의 회장으로 일했으며 1977년-1978년에는 영국과학진흥협회의 회장을 력임했다. 1976년에는 녀성 최초로 왕립학회의 코플리 메달을 수상하기도 했다.

이처럼 호지킨은 자신의 전문 분야인 엑스선 결정학은 물론 과학 진흥, 과학자 교류, 빈곤 퇴치, 세계 평화 등과 같은 다양한 일을 훌륭하고 현명하게 소화했다. 호지킨은 주변의 누구에게도 소홀히 대하는 법이 없었다. 그녀의 집은 학생, 과학자, 망명객으로 들끓었고 호지킨은 그들에게 선생, 친구, 지도자의 역할을 마다하지 않았다. 이에 대해 영국에서 가장 영향력이 있는 신문인 《런던 타임스》는 호지킨을‘영국에서 가장 현명한 녀자’라고 평가하기도 했다. 

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