어토파지란 무엇인가?
우리 몸은 약 60조 개의 세포로 구성됩니다. 세포 안에서는 매일 활동에 필요한 에너지와 물질들이 만들어지는데, 그 과정에서 기능이 저하된 세포소기관, 변형된 단백질, 세포질의 노폐물과 같은 쓰레기가 발생합니다. 이런 쓰레기가 세포 안에 계속 쌓이면 세포는 기능이 떨어지고 결국에 죽고 맙니다. 그래서 세포 안에는 쓰레기를 치우고 재활용하는 시스템이 존재하는데, 그것 바로 오토파지입니다.
오토파지는 그리스어로 '자기 자신을 먹는다'는 뜻을 가진 단어입니다. 자가포식이라고도 합니다. 세포 내에서 불필요하거나 손상된 세포 소기관, 단백질, DNA 등을 막으로 둘러싸서 오토파지소포라는 주머니를 만들고, 이를 분해효소가 들어있는 라이소좀과 융합시켜 분해하고 재활용하는 과정을 말합니다. 이 과정은 세포의 에너지 공급, 품질 관리, 스트레스 반응, 면역 반응 등에 필수적인 역할을 합니다. 세포내 노폐물을 배출한다는 것을 이해하면 됩니다. 오토파지는 세포가 영양소가 부족하거나, 세균이나 바이러스에 감염되거나, 손상이나 스트레스를 받을 때 활성화됩니다. 오토파지는 세포의 적응과 생존을 위한 방어 메커니즘으로 작용합니다.
오토파지의 발견과 연구
오토파지가 처음 세상에 알려진 것은 세포의 구조와 기능에 관한 연구로 노벨상을 수상한 벨기에 과학자 크리스티앙 드 뒤브에 의해서 입니다. 그는 1960년대에 미토콘드리아 등의 세포 소기관이 이중 막으로 둘러싸인 것을 발견하고 이를 오토파지 액포라고 불렀습니다. 하지만 그 후 오랫동안 오토파지에 대한 연구는 거의 진행되지 않았습니다.
오토파지는 1960년대에 처음 관찰되었지만, 그 원리와 유전자는 오스미 요시노리 교수의 연구에 의해 밝혀졌습니다. 오스미 교수는 일본이면서 1980년대부터 효모 세포를 이용하여 오토파지에 관여하는 유전자와 단백질을 찾아냈습니다. 그리하여 그 기능과 조절을 규명했습니다. 오스미 교수는 오토파지가 세포 내 물질을 재활용하고 분해하는 중요한 생리 기능을 어떻게 통제하는지를 밝혀냈습니다. 오스미 교수의 연구는 오토파지가 감염, 암, 신경퇴행, 노화 등 여러 생리과정과 질병에 어떤 영향을 미치는지를 이해하는 길을 열었습니다. 오스미 교수는 2016년 노벨 의학상을 수상하며, 오토파지 연구의 선구자로 인정받았습니다.
오토파지가 인간에게 미칠 영향
오토파지는 인간의 건강과 질병에 많은 영향을 미칩니다. 오토파지는 세포의 정상적인 기능을 유지하고, 세포에 침입한 병원체를 제거하고, 세포의 손상을 수리하고, 세포의 노화를 지연시키는 등의 역할을 합니다. 오토파지는 면역 반응과 염증 반응에도 관여하며, 자가면역 질환과 염증성 질환에도 영향을 줍니다. 오토파지는 또한 암 세포의 발생과 증식에도 중요한 역할을 합니다. 오토파지는 암 세포의 죽음을 유도하거나, 암 세포의 성장을 억제하거나, 항암제의 효과를 증대시키는 등의 방식으로 암을 억제할 수 있습니다. 반면에 오토파지는 암 세포의 생존과 저항성을 증가시키거나, 암의 전이를 촉진하는 등의 방식으로 암을 촉진할 수도 있습니다.
오토파지는 신경퇴행성 질환에도 관련이 있습니다. 오토파지는 뇌 세포에서 노폐물로 쌓이는 비정상적인 단백질을 제거하는 역할을 합니다. 이러한 단백질은 파킨슨병, 알츠하이머병, 헌팅턴병 등의 질병에서 신경세포의 기능을 저하시키고, 세포의 죽음을 유발합니다. 불치병으로 알려져 현대의학에서는 고치지 못하는 병으로 알려 졌습니다. 하지만 오토파지가 잘 작동하면 이러한 단백질을 제거하고, 신경세포의 보호와 회복을 돕습니다. 오토파지가 잘 작동하지 않으면 이러한 단백질이 축적되고, 신경세포의 손상과 죽음을 촉진합니다. 오토파지 자가포식의 발견으로 암, 알츠하이머, 틱, 치매 등 많은 분야에 적용될 것입니다.
결론
오토파지는 세포가 자신의 일부를 분해하고 재활용하는 과정으로, 세포의 건강과 생존에 매우 중요한 역할을 합니다. 오스미 요시노리 교수는 오토파지의 기작과 유전자를 발견하고 규명한 공로로 노벨 의학상을 수상했습니다. 오토파지는 감염, 암, 신경퇴행, 노화 등 여러 생리과정과 질병에 영향을 미치며, 오토파지의 조절과 활용은 인간의 건강과 질병 치료에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다.
오토파지가 제대로 일어나지 않으면 기능이 저하된 세포소기관과 변형되거나 오래된 단백질 등의 쓰레기들이 세포안에 쌓여 세포의 항상성이 무너집니다. 이것 때문에 여러 가지 질병이 생길 수 있습니다. 나이가 들면 뇌 신경세포의 오토파지 기능이 급격히 떨어질 수 있는데, 그러면 파킨슨병, 알츠하이머병, 루게릭병 등이 생길 수 있다는 연구결과가 발표되기 하였습니다. 세포의 기능활성화로, 찌꺼기를 제거하고, 죽은 세포를 만들지 않고, 활발한 세포생성이 근본 치유되는 조건입니다. 현대의학에 바라보는 불치병 환자는 점점 늘어 갑니다. 과학 기술이 발전해 많은 사람들이 불치병으로 부터 해방이 되고 건강한 삶을 영위 할 수 있는 날이 빨리 오기를 기대합니다.