잭 쇼스택

1. 개요

잭 쇼스택은 캐나다 출신의 유전학자이자 생화학자로, 효모 인공 염색체를 최초로 제작하고 텔로미어 연구에 기여했다. 맥길 대학교에서 학위를 취득하고 코넬 대학교에서 박사 학위를 받은 후 하버드 의과대학에서 연구를 시작했으며, 2022년 시카고 대학교로 옮겨 '생명의 기원 이니셔티브'를 이끌고 있다. 그는 1990년대 초 RNA 효소(리보자임) 연구를 시작하여 시험관 내 RNA 진화 기술을 개발했으며, 최초의 압타머를 분리했다. 쇼스택은 미국 국립 과학원 회원이며, 2009년 엘리자베스 블랙번, 캐럴 W. 그라이더와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.

2. 생애 및 학력

잭 쇼스택은 캐나다에서 성장했으며, 맥길 대학교에서 과학사 학위를 취득 후, 코넬 대학교에서 박사과정을 이수했다. 이후 하버드 의학대학원으로 옮겨서 자신의 연구를 시작하게 되었다. 1984년 하워드 굿맨은 그를 매사추세츠 종합 병원과 분자 생물학 부서로 초빙했으며, 1988년 하버드 의과대학에서 정교수직을 받았다. 2022년에는 시카고 대학교로 옮겨갔다.

쇼스택은 효모의 염색체를 세계 최초로 인공적으로 구축하여 유전학 분야에 기여했다. 이는 포유류의 유전자 지도 구축 및 유전자 조작 기술 발전을 촉진했으며, 인간 게놈 프로젝트에도 기여했다. 또한 감수 분열 시 일어나는 염색체의 재조합 및 DNA 말단의 특수한 배열, 텔로미어의 기능을 밝히는 데에도 기여했다.

최근에는 생명의 기원 해명과 인공 세포 구축에 도전하고 있다.

2.1. 초기 생애

쇼스택은 런던에서 태어나 캐나다에서 성장했으며, 맥길 대학교에서 세포 생물학을 전공하여 19세에 졸업했다. 코넬 대학교에서 생화학 박사 학위를 취득하고, 하버드 의학대학원에서 연구실을 시작했다.

몬트리올과 오타와에서 성장한 쇼스택은 폴란드어를 할 줄 모르지만, Wprost 주간지와의 인터뷰에서 폴란드 혈통을 기억한다고 말했다. 그는 리버데일 고등학교 (퀘벡)에 다녔고, 15세에 장학생으로 졸업했다. 19세에 맥길 대학교에서 세포 생물학으로 이학사 학위를 받았으며, 1970년에는 학부생으로서 Chen K. Chai 박사의 지도하에 잭슨 연구소의 여름 학생 프로그램에 참여했다. 코넬 대학교에서 레이 우 교수의 지도하에 생화학 박사 학위를 받은 후, 하버드 의과대학으로 옮겨 시드니 파버 암 연구소에서 자신의 연구실을 시작했다. 그는 아직 보여줄 것이 거의 없었을 때 그에게 그 자리를 준 루스 세이거에게 감사를 표했다. 1984년 하워드 굿맨은 그를 매사추세츠 종합 병원과 분자 생물학 부서로 초빙했으며, 1988년 하버드 의과대학에서 종신 재직권과 정교수직을 받았다. 2022년, 그는 화학과와 칼리지의 대학 교수로 시카고 대학교로 옮겼다.

2.2. 학력

* 1964년 ~ 1968년: 리버데일 고등학교 졸업
* 1968년 ~ 1972년: 맥길 대학교 세포 생물학 학사
* 1972년 ~ 1977년: 코넬 대학교 대학원 생화학 박사 (레이 우 지도)

3. 주요 연구 업적

쇼스택은 유전학 분야에 중요한 기여를 했다. 특히, 세계 최초로 효모 인공 염색체(YAC)를 제작하여 과학자들이 포유류의 유전자 위치를 파악하고 조작하는 기술을 개발하는 데 큰 도움을 주었으며, 인간 게놈 프로젝트에도 기여했다. 또한, 감수 분열 과정에서 일어나는 염색체의 재조합과 염색체 끝부분에 있는 특수한 DNA 염기서열인 텔로미어의 기능을 밝히는 데도 중요한 역할을 했다.

1990년대 초, 쇼스택 연구실은 체크와 올트먼이 발견한 RNA 효소 (리보자임) 연구로 방향을 전환했다. 그는 선택, 증폭 및 돌연변이의 순환을 통해 원하는 기능을 가진 RNA를 발견하는 시험관 내 진화 기술을 개발했다. 이를 통해 최초의 앱타머를 분리하고, 임의 염기서열로부터 RNA 연결 효소 활성을 가진 RNA 효소를 분리했다.

현재 쇼스택 연구실은 지구상 생명의 기원을 이해하고 실험실에서 인공 세포를 만드는 연구에 집중하고 있다. 효소 촉매가 등장하기 전 초기 지구에서 RNA 템플릿 복제 메커니즘, 특히 이미다졸 활성화 리보뉴클레오티드(포스포리미다졸리드)를 이용한 RNA 가닥 신장 연구를 진행하고 있다. 쇼스택 그룹은 포스포리미다졸리드 매개 템플릿 신장이 5'-5'-이미다졸리움 가교 디뉴클레오티드 중간체를 통해 발생하여 중합을 가속화한다는 것을 발견했다. 또한, 쇼스택과 카타지나 아다말라는 원시 세포에서 구연산과 같은 약한 양이온 킬레이터가 있으면 마그네슘 이온이 RNA와 지방산 막에 미치는 부정적인 영향을 해결할 수 있음을 보여주었다.

3.1. 효모 인공 염색체 (YAC) 개발

쇼스택은 세계 최초로 효모 인공 염색체를 제작했다. 이는 과학자들이 포유류의 유전자 위치를 파악하고 유전자를 조작하는 기술을 개발하는 데 기여했으며, 인간 게놈 프로젝트에도 공헌했다.

그의 발견은 감수 분열 시 일어나는 염색체의 재조합 및 DNA 말단의 특수한 배열인 텔로미어의 기능을 밝히는 데도 도움이 되었다.

3.2. 유전적 재조합 및 텔로미어 기능 연구

쇼스택은 유전학 분야에 기여했다. 그는 세계 최초로 효모 인공 염색체를 제작한 것으로 알려져 있다. 이러한 성과는 과학자들이 포유류의 유전자 위치를 파악하고 유전자를 조작하는 기술을 개발하는 데 도움이 되었다. 이 분야에서의 그의 업적은 인간 게놈 프로젝트에도 기여했다.

그의 발견은 염색체 재조합—감수 분열 동안 발생하는 유전자 재배열—과 염색체 끝 부분에 있는 특수한 DNA 염기서열인 텔로미어의 기능을 명확히 하는 데 도움이 되었다.

3.3. RNA 효소 (리보자임) 연구

1990년대 초, 쇼스택의 연구실은 체크와 올트먼이 발견한 RNA 효소를 연구하는 데 집중했다. 그는 제럴드 조이스에 의해 독립적으로 개발된 RNA의 시험관 내 진화 기술을 개발했는데, 이는 선택, 증폭 및 돌연변이의 연속적인 순환을 통해 원하는 기능을 가진 RNA를 발견할 수 있게 해준다. 그는 최초의 앱타머를 분리했다(그가 처음 사용한 용어). 그는 임의 염기서열로부터 RNA 연결 효소 활성을 가진 RNA 효소를 분리했다(데이비드 바르텔의 프로젝트).

3.4. 생명의 기원 및 인공 세포 연구

쇼스택은 유전학 분야에 기여했으며, 세계 최초로 효모 인공 염색체를 제작했다. 이는 과학자들이 포유류의 유전자 위치를 파악하고 유전자를 조작하는 기술을 개발하는 데 도움을 주었고, 인간 게놈 프로젝트에도 기여했다.

그의 발견은 감수 분열 동안 발생하는 유전자 재배열인 염색체 재조합과 염색체 끝 부분에 있는 특수한 DNA 염기서열인 텔로미어의 기능을 밝히는 데 기여했다.

1990년대 초, 쇼스택 연구실은 RNA 효소를 연구하는 데 집중했다. 그는 선택, 증폭, 돌연변이의 반복적인 과정을 통해 원하는 기능을 가진 RNA를 찾는 시험관 내 RNA 진화 기술(제럴드 조이스가 독자적으로 개발)을 개발했다. 그는 최초의 앱타머를 분리했으며(그가 처음 사용한 용어), 임의 염기서열에서 RNA 연결 효소 활성을 가진 RNA 효소를 분리했다(데이비드 바르텔의 프로젝트).

현재 쇼스택 연구실은 지구상 생명의 기원을 이해하고 실험실에서 인공 세포를 만드는 데 주력하고 있다. 이들은 효소 촉매가 등장하기 전 초기 지구에서 RNA 템플릿이 어떻게 복제되었는지 연구하고 있다. 특히, 새로운 RNA 가닥을 늘릴 수 있는 단량체인 이미다졸 활성화 리보뉴클레오티드(포스포리미다졸리드)에 주목했다. 쇼스택 그룹은 포스포리미다졸리드 매개 템플릿 신장이 5'-5'-이미다졸리움 가교 디뉴클레오티드 중간체를 통해 발생하여 중합을 가속화한다는 사실을 발견했다. 레슬리 E. 오겔과 동료들은 포스포리미다졸리드가 초기 지구 뉴클레오티드 중합에 중요한 역할을 할 것이라고 처음 제안했다.

쇼스택과 카타지나 아다말라는 원시 세포에서 구연산과 같은 약한 양이온 킬레이터가 있으면 마그네슘 이온이 RNA에 미치는 분해 효과와 마그네슘 이온에 의한 지방산 막 파괴 문제를 동시에 해결할 수 있음을 보여주었다.

4. 수상 및 영예

쇼스택은 그의 기여에 대해 여러 상과 영예를 받았다. 그는 미국 국립 과학원, 미국 예술 과학 아카데미, 뉴욕 과학 아카데미, 미국 철학 학회의 회원이며, 코슈치우슈코 재단 폴란드계 저명 과학자 협의회의 회원이다.

5. 개인 생활

쇼스택은 테리린 맥코믹과 결혼하여 두 아들을 두고 있다. 그는 캐롤린 쇼스택과 캐시 하이슨, 이렇게 두 명의 여동생이 있다.