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인간의 몸, 시간을 감지한다?

왜 밤에는 졸릴까. 여행때 시차로 고생하는 건 또 왜일까. 24시 간 주기의 리듬을 따르는 것은 잠 뿐 아니라 체온 혈압 호르몬등 으로 다양하다. 당연한 듯 보이는 생체주기는 체내의 시계가 24 시간 단위로 움직이기 때문이다. 최근생체시계에 관한 괄목할만 한 연구결과가 속속 발표되고 있다. 관련 유전자를 완전히 밝혀 내는 것도 머지 않을 전망이다. 그렇게 되면 신약개발도 새 지평 을 열게 된다. ◆생체시계는 어떻게 작동하나 생체시계는 눈 뒤 뇌 중앙에 자리잡고 있다. 시신경 교차상핵 (SCN)이라 불리는 곳이다. 빛이 비쳐 SCN에 신호를 전달하면 SCN 의 신경세포 안에서 피리어드, 타임리스, 클락라이즈등의 시계단 백질이 많아졌다 적어졌다 하면서 시계를 작동시킨다. 각 단백질 은 특정한 때에는 다른 단백질은 생산되지 않도록 하는 반응명령 에 따라 행동함으로써 세포의 시간을 유지하도록 한다. 꼬리를 무는 연쇄 작용이 1일 단위로 이어지는 것이다. 최근 새롭게 밝혀진 사실은 이러한 단백질을 생산되게 하는 촉발 단백질이다. 미 다트머스대학의 던롭박사등은 학술지 「셀」 11 월25일자에 촉발단백질이 자리잡고 있는 아미노산의 구조를 밝혀 냈다. 이 촉발단백질은 다른 단백질과 짝을 이루어 맞아떨어지 면 세포 핵 안으로 침투하도록 되어 있다. 특정 단백질이 일정수 준 만들어지면 더 이상 생산되지 않도록 하는 메커니즘이다. ◆남은 미스터리 남는 의문은 시계가 외부세계를 어떻게 감지, 작동하느냐하는 점 이다. 연구자들은 이제 시계와 외부세계를 연결하는 역할을 맡 은 단백질을 규명하는데 집중하고 있다. 미 펜실베이니아대학 캐 시모어박사등은 크립토크롬이라는 단백질을 만드는 유전자를 밝 혀냈다. 크립토크롬은 빛의 특정주파수를 받아들임으로써 작동하 는 것으로 추정된다. 이에 따라 하루의 시간, 계절을 알 수 있다 는 것이다. 미 스크립스연구소 케이박사등은 크립토크롬처럼 역 시 빛에 반응하는 단백질인 피토크롬을 발견, 「사이언스」11월 20자에 소개했다. 시계작동의 요인이 빛이 아니라 온도라는, 빵곰팡이에 대한 연구 도 있다. 다트머스대학 연구자들은 뇌 없는 세균이 온도를 감지 해 시계를 작동시킨다는사실을 밝혀냈는데 이는 고등 생물에도 적용될 것으로 보인다. ◆어떻게 연구돼 왔나 우연히 시차 피로에 내성을 보이는 돌연변이 초파리를 발견하면 서부터 생체시계에 대한 연구가 시작됐다. 더 놀라운 발견은 박 테리아부터 인간까지 지구상의 거의 모든 생물체들이 24시간 생 체주기에 관련한 대사경로와 단백질의 진화가 극히 드물다는 사 실. 그토록 다른 생물조직들 사이에서 생체시계 관련 단백질조직 은 비슷했다. 연구자들은 초파리등을 분석함으로써 포유류, 나아 가 인간의 시계를 이해하기 시작했다. 초파리의 시계유전자는 6개 발견됐는데 다른 포유동물들에서도 비슷한 유전자들이 발견되고 있다. 초파리에서 먼저 발견된 피리 어드를 인간의 17번 염색체에서 발견한 것은 일 도쿄대학 연구자 들이었다. 록펠러대학 마이클 영박사는 포유류의 생체시계 관련 단백질은 12개 내외일 것으로 추정하고있다. ◆어떻게 적용되나 생체시계에 대한 규명은 시차피로 뿐 아니라 수면장애, 정신적 질병등 인간의 질병을 치료할 수 있는 가능성을 열어준다. 올 6 월 발견된 더블타임이라는 시계유전자는 신약개발에서 가장 일차 적 타깃이 되고있다. 더블타임은 피리어드단백질의 양을 조절하 는 역할을 하는데 피리어드는 다른 시계단백질의 양을 조절함으 로써 시계의 속도를 조절하게 된다. 연구자들은 미래에 손목시계 처럼 생체시계를 조절하는 것을 꿈꾸고 있다. 출처 : 포항공대 생물학연구정보센터 (http://bric.postech.ac.kr/)
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