2017 노벨 생리의학상을 수상한 세 미국 과학자 제프리 홀, 마이클 로즈배시, 마이클 영 박사

  

2017년 노벨 생리의학상을 수상한 영광의 세 미국 과학자들

왼쪽부터 마이클 로즈배쉬 박사 (Michael Rosbash),  

마이클 영 박사 (Michael W. Young)와 제프리 홀 (Jeffrey C. Hall) 박사 

 

 

2017년 노벨 생리의학상은 생명체들이 태양빛에 어떻게 반응하고  지구의 공전과 자전현상이

생명체의 '생체 내부 시계(Inner Clock)' 의 영향과 메카니즘을 규명한 공로로

처음으로 규명한 제프리 홀(Jeffrey C. Hall. 72), 마이클 로즈배쉬(Michael Rosbash, 73),

마이클 영(Michael W. Young, 68), 세명의 미국 과학자에게 수여되었다고 

스웨덴 카롤린스크 의대 노벨 위원회가 오늘 발표했다.

제프리 홀 박사는 뉴욕 태생으로 1971년에 워싱턴 대학에서 박사학위를 받은 후에

1974년부터 브랜다이즈 대학 교수로 부임해서 연구와 학생들을 지도했다.

현재는 브랜다이즈 대학교 생물학 원로교수 (professor emeritus of biology)이며

매인대학교에서도 재직중이다.

마이클 로즈배시 박사는 1970년에 MIT에서 박사학위를 획득했고,

홀 박사와 같은 해에 브랜다이즈 대학교의 생물학 교수로 재직하면서

이번에 수여한 노벨상 주제로 오랫동안 함께 연구를 한 동료 연구자이기도 하다.

마이아미 태생 마이클 영 박사는 1975년에 오스틴 소재 텍사스 대학교에서 박사학위를 받았고,

뉴욕의 로커펠러 대학교에서 유전자 교수로 재직 중이다.

노벨 의학상 위원회장인 토마스 펄만씨가 

2017년 세명의 노벨 생리의학상 수상자들을 발표하고 있다.

 (AP: Jonas Ekstromer/TT)

 

 

세 과학자들은 초파리(fruit fly)를 실험대상으로 이용해서 밤 사이에는 누적되고

낮에는 분해되는 프로틴(단백질)을 발견했는데, 

이 프로틴이 파리뿐 아니라, 식물, 인간을 포함한 많은생명체의

24시간 주기(circadian system) 를 조성하는데 핵심적인 요인으로 작용하는 것을 밝혀냈다.

아울러 서캐디언 시스템은 질병에 걸릴 확률, 성장 속도, 열매의 크기 등

여러 방면에 지대한 영향을 끼친다는 것도 규명했다.

 

홀박사와 로즈배쉬 박사는 브랜데이즈 대학교에서 그리고 영 박사는 로커펠러 대학교에서

생체 내부 시계의 영향을 오랫동안 연구하던 그들은 1984년에 초파리의 

생체 리듬을 조절하는 "주기(period)" 유전자를 분리하는데 성공했다.

홀 박사와 로즈배쉬 박사는 이 period 유전자가 생명체의 24시간 주기를 조절하는

단백질(Protein) 수치가 낮에는 올라가고, 밤 사이에는 내려간다는 것을 발견했는데,

그들은 이 단백질은 주기 유전자의 활동을 막는 역할을 한다는 것을 이론을 제시했다.

이 도표는 주기(period) 단백질 PER과 유전자의 메카니즘을 설명해 주고 있다.

그림 A는 세포의 핵 안에 있는 매신저 RNA 유전자와 

PER 단백질의 상호작용을 보여주며,

그림 B는 'timeless' 단백질과 PER 단백질의 상호작용과

그리고 'doubletime' 유전자가 만든 DBT 단백질 효소의

메카니즘을 보여주고 있다. 

  

 

 이 이론이 성립되려면, 단백질이 모든 세포의 핵 안에 위치한 유전자까지 파고 들어가야 하는데,

아무도 그 메카니즘을 발견하지 못하다가 10년 후 1994년에 가서야 영 박사가 

'timeless' (타임레스)라고 불리우는 두번째 생체 내부 시계 유전자를 발견하면서 의문이 풀렸다.

영 박사는  타임레스 유전자에 의해서 생성된 단백질이 

주기(period) 유전자가 만든 단백질과 함께 묶여서 세포의 핵 안으로 들어가는 것을 밝혀냈다.

더 나아가서 그는 24시간 내에 단백질 생성 횟수를 조절한다고 추정되는 

세번째 유전자인 "doubletime" 를 발견하기도 했다. 

 

수백년 전 부터 식물과 동물들이 자연적으로 변하는 태양빛의 주기에 따라서

함께 변한다는 것을 오랫동안 인식했지만 정확한 이유와 메카니즘은 

이 세 과학자들이 우리가 사용하는 시계처럼 생명체의 유전자가

하루의 시간에 따라서 수면-깨있는 주기를 조절을 할 뿐 아니라

미리 그 때에 맞추어서 세포 수위부터 어떻게 대응할지 미리 준비를 하기도 하는 것도 밝혔다.

24 시간 주기 시계(circadian clock)가 생체에 미치는 다양한 영향을 보여 주는 그림으로

 우리의 수면 패턴, 식사 패턴, 호르몬 분비 혈압과 체온이

이 생체 시계에 의해서 어떻게 조절이 되는지 알려 준다.

 

이 연구로 인간의 건강과 근무시간을 포함해서 인간의 생활패턴 

그리고 약물복용 시간과 횟수에 큰 영향을 끼쳤다.

점점 증가하고 있는 치매, 우울증, 집중도 결핍(ADHD), 심장병, 당뇨병, 비만, 

질병을 이겨내는 자체내의 항체조성, 신진대사 조절이 원만하지 않아서 생기는 질병들이 

제대로 작동하지 않는  "생체 주기 시계" 과 밀접한 관계가 있다는 것을 발견한 셈이다.

아울러 영 박사는 현재 그의 연구중에 가장 중요한 것은 이 생체 시계가 

너무 빨리 움직이거나, 너무 천천히 움직이면 생체에 어떤 영향를 미치는가를 

알아내는 것이라고 말을 했다.  근래에 과학자들은 전 세계의 인류 가운데에

약 1%에 해당하는 사람들이 이 시계를 조성하는 유전자에 돌연변이 상태가 발생해서

다양한 형태의 수면장애를 유발하는데, 위에 밝혀낸 단백질을 적절하게 사용해서

그들의 수면을 도와주는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그리고 규적척인 식사와 수면등 규칙적인 생활 습관과 장수와 

밀접한 관계를 입증하는 연구도 증가하고 있다고 한다고 영 박사는 밝히면서,

전기가 인간 생활을 깊숙하게 지배하면서, 태양 주기와 상관없이

시도 때도없이 빛 공해에 시달리는 현대인에게 발생하는 많은 문제의 요인이

바로 생체 내부 시계가 생체에게 헷갈리는 빛의 양과 시간임을 지적하면서

자연의 리듬에 따라서 규칙적인 생활 패턴으로 살았던 

예전의 삶 방식의 중요성을 강조하기도 했다.