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[장수철의 생물학을 위하여] 세포신호전달, 비아그라 그리고 K방역

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입력 :ㅣ 수정 : 2021-02-23 02:10 장수철의 생물학을 위하여 섹션 목록 확대 축소 인쇄
장수철 연세대 학부대학 교수
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▲ 장수철 연세대 학부대학 교수

우리 몸을 구성하는 60조~100조개의 세포들은 엄청나게 많고 다양한 화학 분자를 신호로 주고받으며 소통을 한다. 하나의 세포는 다른 세포와 신호를 주고받으면서 적정선에서 자신의 역할을 수행한다. 그래서 다세포 생물은 하나의 개체로서 자신의 정체성을 유지할 수 있게 된다. 세포에 신호가 포착되면 세포의 수용체 단백질이 신호 분자와 결합하고, 세포 안으로 이 결합 사실을 전달하면 세포가 일정한 반응을 하게 된다. 세포는 수용, 전달, 반응의 3단계로 외부 신호에 대응한다.
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특히 ‘수용’ 단계는 매우 중요하다. 수용은 세포 수용체 단백질이 세포 외부에서 들어오는 신호 분자와 결합하는 것이다. 신호 분자가 세포막을 통과해 세포 내로 들어오면 수용체 단백질은 세포 안에서 기다리고 있다. 이런 경우는 신호 분자가 스테로이드나 갑상선 호르몬처럼 지용성이어서 세포 안으로 쉽게 들어올 수 있을 때이다. 세포막은 인지질 성분이 많기 때문에 지용성인 분자가 쉽게 세포막을 통과할 수 있다. 그래서 테스토스테론은 근육이나 피부 세포 내에 있는 수용체와 결합해서 남성의 성징을 표현하는 여러 유전자 활성을 조절한다.

지용성이 아닌 수용성 신호 분자는 세포막을 쉽게 통과하지 못한다. 그래서 세포 안으로 들어오지 못하고 세포막에 있는 수용체 단백질과 결합한다. 이런 수용체 중 하나가 ‘G단백질 연결수용체’(GPCR)이다. GPCR은 매우 종류가 많다. 인간의 경우 1000종류 이상이 알려져 있다. 어머니 몸속에서 우리 몸이 만들어지는 초기 발생 단계는 물론 성과 시각 등 감각계도 이 수용체와 관련돼 있다. 암, 심장병, 천식 등도 관련돼 있다. 콜레라, 백일해, 일부 식중독 등은 원인균이 이 수용체의 관련 기능을 방해해서 생기는 질병이다. 콜레라균은 소장 세포의 GPCR을 계속 활성화해 다량의 물과 염분이 분비되도록 한다. 심하면 생명이 위험해진다.

이렇게 많은 쓰임새 덕분인지 우리가 사용하는 약의 60% 정도가 GPCR 수용체와 관련돼 있다. GPCR 수용체와 관련된 약 중 하나가 비아그라이다. 이 약은 원래 혈관 세포에 작용해 혈관을 확장하는 심혈관 질환 치료제로 개발됐지만 남성 성기 혈관 확장에 특히 효과가 있는 것으로 확인되면서 미국식품의약국으로부터 발기부전 치료제로 인가를 받게 됐다.

그 비중이 GPCR만큼은 아니지만 우리가 주목해야 할 또 하나의 수용체는 타이로신 키나아제 수용체(RTK)이다. 이 수용체는 외부 신호를 받아 세포의 분열을 유발한다. 이 수용체가 활성화되면 세포 내에 있는 10가지 이상의 단백질들이 활성화한다. 이 체계에 이상이 생기면 세포가 무분별하게 증식하게 돼 암을 유발할 수 있다. RTK 중 하나인 HER2에 이상이 생기면 유방암이 발생한다. 이 외에도 이온을 수송하는 통로 수용체가 있는데 이 수용체는 신경계가 작동하는 데에 관여한다.

GPCR은 효모를 비롯한 많은 생물에서 발견돼 그 진화의 역사가 매우 오래된 것으로 보고 있다. 아마도 생물들은 신호에 대응하는 여러 방법을 모색하던 끝에 가장 많은 세포에서 작동하는 효과적인 체계를 만든 것 같다. 나라마다 모두를 힘들게 하는 코로나19에 대응하는 방법은 제각각이다. 각 나라가 각고의 노력 끝에 얻은 대응 방법인 만큼 나라마다 사정에 맞는 효과가 있을 것이다. K방역도 그중 하나이지만 그 효과를 보면 수용체 세계의 GPCR처럼 세계적인 체계로 우뚝 선 것 같다.
2021-02-23 29면
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