최신 미병의학 26강 - Ⅱ. 생명과학에 근거한 생체시계 이론

[윤정희 울산]

Ⅱ. 생명과학에 근거한 생체시계 이론

 생체시계 유전자는 1970년대 시모 벤저 박사에 의해 존재 가능성이 보고된 후 2017년도에 노벨상을 받은 3명의 미국 과학자 제프리 홀(72), 마이클 로스배시(73), 마이클 영(68))가 초파리 실험을 통해 유전자가 발견, 규명되었다.

1. 시간생체학(chrono-biology)

 이들의 연구를 통해 생체시계 관련 “시간생체학(chronobiology)” 학문이 획기적으로 발전됐다고 평가하고 있다.

 사람이나 식물 등 지구상의 생물들은 태양을 기준으로 지구의 자전주기인 24시간에 맞춰 정확히 신체 내 생체시계를 맞춘다고 한다.

 사람은 생체시계에 맞게 호르몬이 분비되어 체온이나 혈압, 식욕, 수면 등이 조절되게 설계되어 있다.

 식물도 마찬가지로 태양빛이 전혀 없는 방에 식물을 놔두면 밤이 되면 잎의 기공이 닫히고 아침 시간이 되면 자연히 잎의 기공이 열리는 현상 등은 생체시계에 의한 작용원리이다.

 이러한 생리현상을 조절하는 것은 생체시계의 유전자로 쉽게 말해 배가 고프거나 잠이 오는 규칙적인 생리현상이 생체시계 유전자에 의해 조절되는 것이다.

2. 생체시계학의 원리

 생체시계 리듬이 교란될 경우 수면장애, 피로, 무기력증, 우울증은 물론 대사질환이나 암과 같은 치명적인 질환으로 발전할 수도 있다.

 연구자들은 초파리 실험을 통해 주기유전자(PER gene)를 밝혀냈으며 주기 유전자가 'PER 단백질'을 만들면 밤에 세포 내에 쌓였다가 낮에 없어지면서 시계가 작동된다는 것으로 연구팀은 이 단백질에 관여하는 2가지 단백질이 함께 작동하는 정확한 원리도 밝혀냈다.

 시간에 상관없이 항상 존재하는 유전자는 세포의 24시간 주기와 상관없이 항상 존재하는 'TIM 단백질'을 만드는데, PER 단백질이 쌓여서 TIM 단백질과 결합하면 이 두 단백질이 세포핵으로 들어가서 주기 유전자가 활동하지 못하게 만든다.

 결과적으로 PER 단백질이 쌓이면 자가억제회로(negative feedback loop)를 작동시키면서 낮 동안에 PER 단백질이 생기는 것을 자연스레 막는다. 이 작동 시스템이 'DBT'라는 단백질과 함께 작용하면서 '이중 장치'의 정교한 인체 시계 시스템이 완성되는 셈이다.

 즉, 세포 안에 있는 특정 유전자와 이 유전자가 발현하는 단백질 간의 상호작용을 통해 24시간 주기 생체리듬이 형성되는 사실을 밝힌 것이다.

 이는 생체시계 유전자가 작용하는 원리에 대한 기본모델로 수립돼 이후 진행된 모든 연구의 토대로 작용하고 있다.

 과거 시몬 벤즈 박사팀의 연구가 선행됐기 때문에 현재의 생체시계 연구가 가능해졌다고 한다.

 3명의 연구자에게 노벨 생리의학상을 수여한 것 역시 생체리듬 연구의 기틀을 만든 이들의 성과를 강조하고, 이를 생체리듬이 교란되기 쉬운 현대인에 적용할 가능성이 크다는 데 의미를 부여한 것으로 볼 수 있다.

 몸속 생체시계가 지배하는 리듬과 우리의 생활습관 사이에 만성적인 불일치가 다양한 질병의 위험성을 증가시킬 수 있기 때문이다.

 실제 최근 생체시계 연구는 수면장애를 넘어 퇴행성 뇌질환, 암 관련 질환 등에 대한 신약 개발 등 다양한 분야로 범위를 확대하고 있다.

 예컨대 24시간 주기 조절을 통해 항암제 치료 효과를 극대화하는 방안을 연구하거나 약물이 가장 효과적으로 반응하는 시각을 파악해 투약하는 등의 임상 연구가 활발해질 것으로 보고 있다.

                                        항노화 미병의학, 2021, 한국 약초 대학, 신삼기

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