노벨생리의학상, 생체리듬 메커니즘 밝힌 미 과학자 3명에게

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2017년 노벨 생리의학상에 생체리듬을 제어하는 분자 메커니즘을 연구 한 3명의 과학자가 수상했다. 주인공은 메사추세츠 주 월섬의 브랜다이스 대학의 제프리 홀(Jeffrey Hall)과 마이클 로즈바쉬(Michael Rosbash), 뉴욕시 록펠러 대학의 마이클 영 (Young Young) 등 미국 과학자 3명에게 돌아갔다.

생물들은 하루 중의 환경변화를 예상하고 그에 적응한다. 18세기의 천문학자 장 자크 도르투 드 메랑은 미모사를 관찰하던 중, 잎이 낮에는 태양을 향해 열리고 밤에는 닫힌다는 사실을 알게 되었고 연구 결과, 미모사는 햇빛을 받든 말든 식물들은 자신만의 생체시계를 갖고 일상적인 잎의 개폐운동을 계속하는 것으로 밝혀졌다. 

다른 연구자들도 식물뿐만 아니라 동물과 인간도 생체시계를 갖고 있어서 하루의 변화에 대응하여 생리활동을 준비하는 데 도움을 받는다는 사실을 발견했다. 그들은 이런 규칙적인 적응을 생체리듬(circadian rhythm)이라고 불렀다. 그러나 생체시계가 작동하는 메커니즘은 여전히 밝혀지지 않았다.

1970년대에 시모어 벤저와 그의 제자 로널드 코노프카는 초파리를 대상으로 생체리듬을 제어하는 유전자를 찾아내는 연구에 착수했다. 그들은 미지의 유전자에 돌연변이가 발생할 경우 생체시계가 교란된다는 것을 증명하고, 그 유전자에 '피리어드(period)'라는 이름을 붙였다. 그러나 그 유전자가 생체리듬에 영향을 미치는 메커니즘을 밝혀내지는 못했다.

그런데 올해 노벨상 수상자들 역시 생체시계의 작동 메커니즘을 알아내고자 초파리를 연구하고 있었다. 1984년 브랜다이스 대학교의 동료 제프리 홀과 마이클 로스바쉬, 그리고 록펠러 대학교의 마이클 영은 period 유전자를 분리해 내는 데 성공했다. 뒤이어, 제프리 홀과 마이클 로스바쉬는 피리어드 유전자가 코딩하는 PER 단백질을 발견하고, 그것이 밤에는 축적되고 낮에는 붕괴된다는 사실을 알아냈다. 즉, PER 단백질의 농도는 생체리듬에 맞춰 24시간 주기로 변화하는 것으로 밝혀낸 것이다.

[김한비 기자  ebiz@itnews.or.kr]