환경·건설·기상·해양분과 · 류 재 근
스웨덴 왕립과학원 노벨상 위원회는 지난 10월 4일 올해 노벨생리의학상 수상자로 영국 출신의 데이비드 줄리어스(David Julius) 캘리포니아 대학(UC San Francisco) 교수와 레바논 출신의 아뎀 파타푸티던(Ardem Patapoutian ) 스크립스연구소(Scripps Research) 교수를 선정하였다고 발표했다. 이들은 온도와 기계적인 자극이 신경계의 전기적 자극으로 전환되는지를 밝혔다.
생리학자인 줄리어스 교수는 인체의 세 가지 감각, 접촉(touch), 온도(temperature), 통증(pain)에 반응하는 유전자를 연구하였다. 특히 열(온도)에 반응하는 피부의 신경 말단 수용체를 확인하기 위해 매운맛의 대명사인 고추의 캡사이신 성분을 이용했다.
캡사이신은 만졌을 때 화끈거리는 느낌으로 통증 감각을 일으켜 신경세포를 활성화하는 물질이다. 연구 결과 줄리어스 교수는 매운 것을 먹으면 사람이 땀을 흘리는 것을 보고 열에 반응하는 특정 수용체 ‘TRPV1’을 발견하였다.
캡사이신 분자가 TRPV1에 달라붙으면서 캡사이신 자극(열)에 의해 TRPV1의 분자구조가 변형되면서 수용체가 열려 전기신호를 일으키고 신호가 신경계를 거쳐 대뇌에 전달돼 우리는 뜨거움을 느껴 통증을 느끼게 되는 것이다. 즉 고추의 매운맛이 혀가 느끼는 ‘뜨거운 아픔’이라는 사실이 처음 밝혀진 셈이다. 이후 줄리어스 교수는 TRPV1을 만드는 유전자를 복제하는 데 성공해 1997년 국제학술지 ‘Nature’에 발표하였다. 해당 연구는 리도카인 등 통증 치료제를 개발하는 데 활용되었다.
한편, 손가락으로 피부를 누르면 압력을 느끼게 되는 현상을 연구한 분자생물학자 아뎀 파타푸티언 교수는 꼬집거나 만졌을 때의 기계적 자극(압력)이 어떻게 전기신호로 바뀌는지를 연구함으로써 촉각 수용체가 밝혀졌다. 그는 마이크로피펫 끝단으로 찔렀을 때 전기신호를 방출하는 ‘압력에 민감한 세포’를 찾아내는 데 성공하였다. 이후 이와 관련 있는 유전자 72개를 찾아내고, 이 유전자들을 하나씩 비활성화하면서 기계적 자극을 감지하는 촉각 수용체(유전자) ‘PIEZO1’을 발견하였다
이후 위치와 자세까지 감지하는 실질적 촉각 수용체 ‘PIEZO2’까지 찾아내었다. ‘PIEZO2’는 역시 기계적 자극의 일종인 혈압이나 호흡, 방광, 폐의 확장이나 수축 같은 주요 생리 과정을 감지한다는 사실도 밝혀냈다. 이 연구 결과는 2007년 국제학술지 ‘Science’에 발표되었다. 이 발견은 인간 신경계가 기계적 자극을 감지하는 방식에 대한 이해를 넓힐 수 있는 전기를 마련해준 한편 새로운 통증 치료제 개발의 가능성을 열었다.
필자소개
고려대학교 생물학과 졸업, 서울대학교 보건대학원 석사,
건국대학교 대학원 미생물학 전공(이학박사)
국립환경과학원 10대 원장, 한국환경기술진흥원 초대 원장,
한국환경한림원 원로회원 국무총리실 기초연구회 평가위원,
국가과학기술자문위원 (2001~2004년),
한국환경학술단체연합회 회장