바이오인

Ⅰ. 서론

생명과학이 지속적으로 발전해왔음에도 불구하고 아직도 우리는 노화(老化)의 기전을 정확하게 알지 못하고 있다. 2003년 인간게놈 프로젝트가 완성되어 인간유전자의 염기코드가 다 알려지면서 가장 큰 희망 중의 하나가 바로 노화의 원인을 수 년 내에 찾아내고 노화를 조절하는 방법이 만들어질 수 있을 것이라고 예상을 하였으나 2008년이 지난 지금 아직도 정확한 실마리는 풀어내지 못하고 있다. 그 이유는 노화라는 현상이 유전적인 요소와 환경적인 요소가 얽혀져 복합적으로 조절될 뿐만이 아니라 여러 단계를 거쳐서 일어나는 현상인데다가, 인체의 각 기관 및 조직마다 노화의 양상이 다르고, 유전적인 요소도 한 가지 유전자가 아니라 무수한 유전자의 조절에 의해 조절되기 때문에 그 원인의 규명이 쉽지 않다는 것이다. 그럼에도 꾸준한 생명과학의 발전으로 이 난제에 대한 해답으로 더 가깝게 접근해 나가고 있다. 노화가 일어날 수밖에 없는 이유는 무엇보다도 우리 인체의 기관과 조직은 한 번 만들어지면 죽을 때까지 갈 수밖에 없기 때문이다. 예를 들어 뇌신경세포, 근육세포는 일단 성장이 멈추고 분화가 완료되면 더 이상 세포 수는 늘어나지 않으며 죽을 때까지 지속적인 감소만이 있을 뿐이다. 성인에서 거의 대부분의 조직과 기관의 세포는 분열이 제한되어 있으며 증가되지 않는다. 결국 인체가 성장분화가 완료되면 시간이 경과함에 따라 조직과 기관의 모든 세포들은 기능이 점차 떨어지게 되어 노화하게 된다. 

II. 본론
 
1) 산화적 스트레스는 노화의 기본적인 원인

노화는 기본적으로 생명체가 공기 중의 산소를 흡입하고 그를 사용하여 소화기를 통하여 들어온 음식의 분해산물인 당을 세포내의 미토콘드리아에서 산화하며 에너지를 만들어 내는 호흡과정 (Oxidative phophorylation)에 의해 일어난다 (그림 1). 이 과정에서 미토콘드리아는 ATP라는 에너지도 만들어내지만 동시에 자유라디칼 (free radical)인 슈퍼록사이드 (O2), hydoxy radical (OH·) 등의 reactive oxygen species (ROS)를 만들어낸다. 이 ROS는 수명이 매우 짧지만 반응성이 매우 강하여 세포의 구성물질인 고분자물질 즉 단백질, 지질, DNA를 무차별하게 공격하여 부서뜨리거나 변형시킨다(그림 2). 단백질 및 지질은 대사과정에서 계속해서 만들어지기 때문에 어느 정도 재생이 가능하나 핵이나 미토콘드리아에 있는 유전정보 보관물질인 DNA는 그 손상이 치명적일 수가 있다. 물론 세포 내에는 이 ROS를 제거하는 항산화물질인 비타민 A, C, E, glutathione 등의 화합물과, 슈퍼록사이드를 제거하는 효소인 SOD (superoxide dismuatase), 과산화수소를 제거하는 catalase, 과산화물을 제거하는 peroxidase라는 효소가 존재하여 생성되는 ROS를 즉시 제거한다. 그럼에도 워낙 ROS가 반응성이 강하기 때문에 이들 항산화물질들이 아무리 많아도 세포의 손상을 완벽하게 막지는 못한다. 유전자의 손상이 있을 때 그 손상을 인식하고 세포성장을 억제하거나 손상이 심할 경우 세포사 (apoptosis)를 유발하는 소위 DNA 손상신호(DNA damage signal)가 ATM, ATR을 시작으로 CHK1, 2의 인산화, 이들에 의한 p53를 인산화, CDC25의 조절, p53에 의한 p21의 전사 등을 통한 기전이 잘 알려져 있다 (그림 3). DNA의 손상의 종류에 따라 그 기전이 다른 DNA 손상 회복(DNA repair)활성이 잘 보고되어 있다. 추후에 다시 다루겠지만 문제는 이들의 활성이 노화과정에 따라 감소하고, 수명이 다른 동물에서 활성 정도가 다르다는 있다. 이러한 산화적 스트레스 이론은 현재까지 가장 많은 증거를 가지고 있으며 기본적으로 노화가 산소를 호흡한다는 데 원인이 있다는 이론으로 생명체의 노화가 어쩔 수 없는 생명체의 생활근원에 기인한다는 것을 말해준다. 소식(小食)을 하면 30% 이상의 수명의 연장효과를 가져온다는 보고가 여러 동물을 대상으로 한 실험에서 보고되었는데 소식에 의한 수명 연장의 효과도 바로 소식에 의해 미토콘드리아에서 ATP를 적게 만들어내지만 동시에 ROS를 적게 만들어 내기 때문에 손상이 적게 된다는 논리로 산화적 스트레스의 이론에 의해 설명되고 있다

................계속

* 로그인 하셔야 자세한 정보를 모두 보실 수 있습니다.