당신의 생명을 지탱하는 기능

당신의 생명을 지탱하는 기능

<오토파지> 세포 스스로 영양을 공급

 

 

 

 

 

오토파지. 최근에는  주에 반일 또는 수일간 단식을 행하는 다이어트 법  등으로 말을 들은 사람은 많을 것이다. 세포가 자기를 먹는 작용을 한다는 것인데 도대체 왜 세포가 자신의 일부를 먹어버리는 것일까? 도대체 무슨 때문에?

 

오토파지란 무엇인가?

오토파지（Autophagy）의 어원은 그리스어로 auto는 <자기>. phagy는 phage 등과 동류로 <먹는다>는 뜻이다. 일본어에서는 자식작용(自食作用)이라든지 자기탐식(自己貪食)이라고 번역하고 있다. 요컨대 세포가 자기성분을 분해하는 기능을 말하는 것으로 소위 세포의 신진대사라는 것으로 생각하면 좋을 것이다.

우리들의 기관이나 조직은 많은 세포로 되어있는데 각각의 세포는 낡아지면 죽고 새로운 세포로 태어난다고 하는 신진대사를 되풀이하고 있다. 예를 들면 피부의 세포가 죽어서 붉어지고 벗겨져 줄기세포에서 분열한 새로운 세포와 교대하는 것 등을 상기할 것이다.

오토파지는 세포내의 성분의 바꾸는 일을 담당하고 있다. 곧 종래부터 알고 있던 세포의 바뀜에 더해서 세포의 성분도 바뀌어서 그것이 세포의 항상성, 유지 내지는 생체의 건강유지에 필수라는 것이 오토파지의 연구에서 밝혀졌다. 이 세포내부의 신진대사는 뇌의 신경세포나 심장의 심근세포처럼 일생 동안 바뀌지 않는 세포로는 특히 중요하다.

오토파지는 이 신진대사 이외에도 기근시의 영양원 확보나 유해물의 격리 제거 등 다채로운 기능을 가지고 있다.

 

근년 급속히 진행된 오토파지 연구

 

오토파지의 연구는 근년 급속히 나가고 있다. 내가 오토파지 연구를 시작한 1996년경은 그 조금 전에 유행했던 파지 가전과 혼동하거나 <자식작용>이라는 일본어 번역을 쓰면 사직이라고 틀리게 생각하고 <일을 그만 두고 싶은 생각인가.>하고 말했었다.

원래 오토파지는 1950년대 록펠라대학의 세포생물학자 벨지움의 그리스찬 도 듀브（Christian René de Duve、1917년–2013년=국제적으로 높이 평가된 세포생물학자. 화학자)에 의하여 기아상태인 라트의 간장의 세포를 관찰하였을 때에 세포질의 일부를 싸고 있는 주머니 모양의 구조(오르가네라. 일본어로는 <세포소기관>), 비막상(非膜状)인 것과 구별하여<막상세포소기관>이라고도)를 발견하여 세포는 자기성분을 스스로 먹어서 분해하고 있는 것이 아닌가하고 생각한 <오토파지>라고 이름 붙인 것이 시작이다.

2016년 오수미요사노리(大隅良典) 선생이 오토파지의 분자기구의 해명에 의하여 노벨 생리학. 의학상을 받자 오토파지는 많은 사람에게 알려지게 되었다.

발견에서 후 특히 근년은 오토파지는 우리들 사람을 포함하여 동물이나 식물, 세균이나 원생생물 등 진핵생물이라 불리는 생체의 세포에 보이는 기구로 생체로서 극히 중요하고 여러 갈래로 걸친 기능을 가지고 있음을 알았다.

이 오토파지가 생체로서 어떤 기능을 가지고 있는지 소개하도록 한다.

 

첫째는 <기아 상태일 때의 영양원 확보>

 

오토파지는 기아상태에 있는 라트의 간장의 세포의 관찰에서 발견되었다. 그런 때문에 오토파지에는 자기를 먹음으로써 영양을 얻는 역할이 있는 것이 아닌가 하고 발견 당초부터 추측되고 있었다. 그 추측은 바르고 영양원의 확보는 효모에서 사람까지 모든 진핵생물에 공통한 오토파지의 가장 기본적인 기능이라는 것이 지금은 분명해졌다.

오토파지에 의한 영양원의 확보는 특히 효모와 같은 단세포생물에서는 중요하다.

단세포생물의 경우 1개밖에 없는 세포 안에 영양을 많이 저축해 둘 수는 없다. 그런 때문에 주위에서 영양을 계속 취해야할 필요가 있고 영양의 고갈은 목숨에 걸린다. 그러므로 주위에서 영양을 받아들이는 것이 되지 않으면 오토파지에 의하여 세포의 성분을 분해하여 영양원을 확보한다.

단백질을 분해하면 아미노산이 된다. 그 아미노산을 에너지원으로 쓰거나 아미노산을 재료로 하여 생존에 불가결인 단백질을 만들곤 한다. 세포의 성분을 분해해서 얻어지는 영양원에는 한정이 있다. 예를 들면 효모의 경우는 기아상태로 몇 십일도 살아갈 수 없다. 그래서 주위의 영양상태가 좋아지는 것을 기다린다.

공복인 문어는 자기의 발을 먹는다는 이야기가 있다. 발이 멸 개가 없어져도 죽어버리는 것보다 낫다고 자신의 일부를 먹어서 생명을 연장한다. 오토파지에 의한 영양원의 확보는 그와 비슷하다. 단지 문어는 실제로 자기의 발을 먹지만 그것은 공복인 때문이 아니라 잡히거나 하여 스트레스가 원인이라 한다. 꽤 섬새한 생물이다.

 

포유류라도 스스로 영양을 확보하지 못하는 때가 있다.

 

다세포생물의 경우 지방세포처럼 영양을 저장하는 작용을 가진 세포도 있어서 다소의 기아는 참을 수 있으나 그래도 오토파지에 의한 영양원의 확보는 중요하다. 특히 포유류에는 불가결한 때가 있다.

그것은 출생 직후이다.

포유류의 새끼의 경우 어미의 뱃속에 있을 때는 배꼽 줄을 통하여 영양이 공급되고 있다. 출생 직후는 배꼽에서의 영양공급이 없어져서 모유에 의하여 영양을 얻을 수 있기 까지는 기아상가 된다.

그러나 마우스의 경우 모유를 먹지 않아도 24시간 정도는 살아있을 수 있다. 갓 태어난 마우스는 오토파지가 일어나지 않는 마우스는 모유를 먹지 않으면 12시간 정도로 죽어버린다.

실험으로 확인할 수는 없으나 아마도 사람의 아기도 출생 직후의 기아를 오토파지에 의하여 견디고 있다고 생각된다.

 

단식하지 않아도 오토파지는 일어나고 있다.

 

기아일 때만이 아니라 전산소나 저온, 방사선 등 여러 가지 스트레스에 닥칠 때에도 오토파지는 활발화 한다. 이 경우는 영양원의 확보가 아니라 프로그램 세포사(생명을 유지하기 위하여 일어나는 예정된 세포의 자살)를 유도하는 단백질의 분해 등 때문이다. 소위 긴급시의 생명유지 장치이다.

<오토파지 단식>이라는 것도 유행하고 있는 것 같으나 제멋대로라서 바로 이해되지 않은 면도 있다고 생각한다. 먼저 다이어트효과이다. 동물 실험에 따르면 절식하여 오토파지가 최초로 왕성하게 일어나는 것은 근육이다. 근육이 야위고 가늘어지고 배는 나오게 도지 않을 수 없다.

또 16시간 단식하지 않으면 오토파지는 일어나지 않는다고 생각하는 사람이 있는 것 같으나 마우스 등에서는 절식 6시간으로 오토파지가 활발화 하고 기아상태가 아니라도 보통 오토파지는 조금씩 일어나서 그것이 건강유지에 매우 중요한 일이다.

단식하여 성대하게 오토파지를 활성화 하면 좋지 않은가 하는 발상은 장시간의 단식에는 혈당 스파이크의 문제 등 오토파지 이외의 부분에서 여러 가지 리스크가 생기고 어떨까. 오래 단식하면 할수록 점점 오토파지가 활성화 하는가 하면 그런 일은 없고 정체상태가 되고 긴급한 생명 유지 장치를 무리하게 계속 발동시키는 것은 그다지 건전하지 않다. 식사의 타이밍(잠자기 전에는 먹지 않는다. 라든지.)이나 알맞게 먹는(배 팔부) 것. 기껏 1식정도 빼는 데서 멈추는 것이 좋지 않을까 한다.

다시 가장 중요한 것은 보통 조금씩 일어나고 있는 오토파지를 저하시키지 않는 일이다.*

 

해설자= 요시모리 다모쓰(吉森 保)（오사카대학대학원 교수)

요시모리 다모쓰(吉森 保, 1958년 9월 3일 - ）일본생물학자. 오사카대학 명예교수. 주된 업적은 포유류 오토파지의 분자구조와 생리기능 연구.

 

일본어원문=あなたの生命を支える機能「オートファジー」細胞自らが栄養を供給！　

출처=https://gendai.ismedia.jp/articles/-/91639