체내시계가 나타내는 것

체내시계가 나타내는 것

 

 

 

 

체내시계와 체내 달력의 구조

 

체내시계의 중추는 뇌 안의 시교차상핵(視交叉上核)이라 부르는 오른 쪽 눈(右目). 왼 쪽 눈(左目) 각각으로부터의 정보를 통합하는 부분에 위치하고 약 1만 개의 세포로 구성된다. 그 세포들은 동조해서 몸 전체의 리듬을 새기고 있는 중추시계로서 제각각 따로따로에 리듬을 새기고 있는데 중추시계에서 전파로 제어되고 있다.

시계세포는 재미있는 것이 지구의 자전과 같은 24시간주기로 진동하는 성질을 가지고 있어 몸 전체의 리듬을 컨트롤하고 있다. 1일 24시간의 시간대에 따라 뇌경색 등의 질병이 발생하기 쉬운 시간이나 자연분만이 시작되기 쉬운 시간이나 천식이 발생하기 쉬운 시간 등도 존재하고 있다는 것이 알려지고 있다 한다.

2000년대에 들어서 사람게놈 리스트가 해명된 것과 계산기과학의 진화에 따라 약 2,7만개의 사람 유전자 중에서 20개의 시계유전자를 함께 정하고 아침, 낮, 밤의 3개의 스위치를 제어하는 기구가 해명되었다. 그 중에서도 PER1,PER2,CK1e,CK1d라 하는 산소가 시간을 관장하는 중요한 역할을 하고 있음을 알았다. 다시 그 산소는 통상의 산소와 온도에 민감한 데 대하여 온도를 바꾸어도 24시간이라는 주기는 변하지 않는 특별한 산소라는 것을 알았다. 이것이 시간의 잣대역할을 다하고 있다.

이 산소가 어떤 원자구조를 하고 있는지를 현재 해명중이라는 것인데 차세대 슈퍼컴퓨터 없이는 이 해석에 꽤 오랜 시간이 걸린다는 것으로 계산기과학의 발달과 시스템 생물학의 발달은 끊으려야 끊을 수 없는 관계라고 생각하였다.

 

체내 달력이라는 기구에 대하여

 

체내 달력이 있는 장소는 뇌 안의 정중융기부(正中隆起部)라 불리는 몸 전체에 호르몬을 분비하는 하수체가 붙어있다는 것이 유력시되고 있다. 이 장소에도 말초시계가 존재하고 있어서 시간을 새기고 있다. 단지 다른 세포시계와 달라서 빛의 정보 등도 알 수 있다. 이것은 멜라토닌이라 불리는 어둠을 탐지하는 구용체도 함께 존재하고 있기 때문이다.

체내에서 어떻게 계절을 표현할 수 있을까 생각하였다. 겨울세서 봄, 여름으로 변했을 때 나오는 물질이 체내에 존재한다는 가설을 세워서 그것을 메추라기를 써서 입증하였다. 봄 호르몬을 발견할 수 있었다. 다시 마우스를 써서 그 봄 호르몬이 낮이 길어짐에 따라 많이 발현한다는 것도 해명하였다.

체내시계는 거의 원자 레벨에까지 특정되고 있는데 대하여 체내 달력은 아직 봄 호르몬이 특정된 단계에 지나지 않고 금후 기대되고 있다. 체내 달력의 해명에 따라 리듬 장해나 기분 장해, 계절성 우울병의 진단이나 치료에 응용할 수 있다고 하기 때문이다.

현상, 체내의 시간을 알기 위해서는 어두웠을 때 나오는 멜라토닌을 2시간마다 채혈하여 측정함으로써 정확한 시간을 알 수 있다. 그러나 이것은 매우 어려운 일이라서 더 간편하게 측정하는 일이 중요해진다.

과거 린네라는 식물학자가 시간에 따라 피는 꽃을 배열한 꽃시계라는 것을 실현하였다. 이것을 사람의 체내에서 실현함으로써 1일 1-2회의 측정으로 체내의 시간을 알 수 있게 된다. 그것을 실현하기 위해서는 어떤 물질이 나오는 시간과 줄어드는 시간을 측정하는 것이 필요해진다. 이것은 현재 다른 연구기관에서 해명하고 있는 단계인 듯하다.

이번의 연구 테마로서는 세포는 배우는가? 세포의 기분은? 등을 알아내는 것이라 한다. 이것 또한 금기로 여기던 정보에서 생명을 만들어낸다는 경영이 금후 나올 것이 아닌가 하고 느낀다.

 

* 출처=www.keiomcc.net › archives

* 강연연사

우에다 히로키(上田 泰己)

1975년 후쿠오카현 출신. 도교대학 졸업. 일본 생명과학자. 2004년 의학박사(도교대학).

전문 분야는 시스템생물학 합성생물학으로 활동일주기 등을 테마로 생명의 시간. 공간. 정보의 해명에 도전. 도교대학대학원 의학계연구과 교수. 이화학연구소 생명기능과학연구센터 합성생물학 연구팀 리더.