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계정을 잊어버리셨나요?

by 강산 Apr 30. 2024

당신은 나의 미토콘드리아

순례 007

당신은 나의 미토콘드리아

나의 몸속으로 더 깊이 순례를 떠나면

미토콘드리아 같은 당신을 만날 수 있다

에너지 발전소와 에너지 충전소가 있다

우주의 시작과 우주의 끝을 생각한다

지구의 시작과 지구의 끝을 생각한다

사람의 시작과 사람의 끝을 생각한다

세포의 시작과 세포의 끝을 생각한다

미토의 시작과 미토의 끝을 생각한다

세포 하나에 약 100개~3000개의 미토가 있다

사람의 몸에는 약 60~100조 개의 세포가 있다

미토콘드리아는 세포 속의 발전소다

우리 몸을 살아있게 만드는

에너지를 만드는 화학공장이다

미토콘드리아는 생명 현상의 원동력이자

에너지의 생산 공장으로, 세포 내 발전소

영양소와 산소의 결합으로 ATP를 만든다

ATP는 세포의 생명 유지와 세포의 특수한 기능을

수행하는데 반드시 필요한 에너지 화합물이다

그러니까 당신은 나를 살아있게 만드는

나의 에너지 발전소인 것이다

나의 에너지 충전소인 것이다

미토콘드리아 같은 당신이 있어 참 좋다

오늘도 미토콘드리아, 당신이 나를 살린다

* 미토 : 미토콘드리아

미토콘드리아

세포 속 발전소

세포 속 충전지

포도당

산소

불쏘시개

비타민

미네랄

Atp 에너지 화폐

당근

사과

양배추

세포 하나에 약 천 개의 미토콘드리아

100개~3000개

정자 2억~5억 마리 중에서 1등

머리에는 핵

머리와 꼬리 사이의 미토콘드리아

핵은 엄마와 아빠가 만나서 반반씩 나누어준다

하지만

미토콘드리아는 오직 난자 안의 미토콘드리아만,

미토콘드리아는 영원히 모계혈통으로만 유전된다

핏줄 10만 킬로미터

지구 두 바퀴 반 길이

Atp 아데노신 삼인산

Adp 아데노신 이인산

갈색지방

미토콘드리아 갈색

우주는 팽창한다

우주는 팽창하여

갈수록 멀어진다

우리는 멀어져서

갈수록 외로워진다

태양은 수소와

헬륨의 핵융합

우주도 시작이 있고

우주도 끝이 있다

지구는 태양에 먹히고

나는 태양의 몸이 된다

세포의 미토콘드리아에서

우주의 137억 년의 역사까지

미토콘드리아는 세포의 발전소다

발전소는 에너지를 생산한다

에너지를 생산하면 공해가 발생한다

활성산소는 어쩔 수 없는 공해물질

우주의 탄생은 수소와 헬륨의 만남이었다

그리고 초신성의 폭발로 원소가 생겨났다

우리가 오늘 보는 빛은

1만 년 전 태양에서 출발한 빛이다

태양은 오늘도 커지고 태양계에서

7억 년 후에는 지구를 먹어버릴 것이다

20억 년 후에는 우리들의 태양계에서

우리의 은하와 안드로메다 은하는 만나리라

태양은 오늘도 수소의 핵융합으로 헬륨을 만들고, 수소가 없어지면 헬륨의 핵융합을 하리라

헬륨의 핵융합이 끝나면 태양은 다시 급속히 축소되리라 그렇게 태양도 끝내는 죽어가리라

우리들의 은하에는 2천억 개의 별이 있고 우리 은하와 같은 은하는 2천억 개가 있다고 한다

루시

오스트랄로피테쿠스 아파른시스, 루시

Al288-1

부처님은 힌두교에 저항한 혁명가

예수님은 유대교에 저항한 혁명가

부처님과 예수님은

위대한 혁명가였고 실천가였었다

루시는, 두개골을 발견하지 못했다

루시는 목 아래만 발견되었다

두 발로 걸었다는 사실만 인간스럽다

귀하신 몸과 마음

이십 대 후배가 혈당을 측정해 준다

자신은 매일 측정을 한다면서

공복 혈당과 식후 두 시간 혈당이

중요하다면서 나의 피를 뽑아간다

당뇨를 방치하면 눈이 멀어지고

발이 썩어서 잘라야 한다고 한다

그러면서 당뇨와 인슐린을 말한다

말년에 나의 어머니도 당뇨였다

합병증으로 눈이 어두워지셨다

"이러다 봉사되먼 어찌까 모르것다"

녹내장 수술을 받고도 눈을 걱정했다

나도 요즘 눈이 침침하고 피곤하다

당뇨와 인슐린을 검색하니 알겠다

나는 심장 수술 후에 너무 쉬었다

근육이 없어지면 몸은 망가진다

우리가 음식을 먹으면 소화가 된다

영양소가 핏줄 속으로 들어간다

당분이 핏속으로 들어가 흐른다

온몸을 돌면서 세포로 흡수된다

혈당이 높으면 인슐린이 많아진다

근육이 움직여야 세포로 들어간다

근육 움직이는 것이 바로 운동이다

근육은 움직여주지 않으면 없어진다

근육은 허벅지와 다리에 집중된다

그러니까 핵심은 하체의 근육이다

당뇨병 예방의 핵심은 식사와 근육

걷기와 달리기

나는 산책 전문가였다

이제는 걷기 시작한다

산책에서 건강 걷기로

외부에서 내부로 간다

시선이 안으로 향한다

눈에서 몸으로 향한다

내부로 시선을 돌린다

나는 너무 안을 모른다

나는 이제 안쪽을 본다

안쪽 소리에 민감하다

발이 땅의 소리 듣는다

땅에서 살짝이 들린다

보폭을 조금씩 늘린다

손발도 힘차게 흔든다

땅에서 하늘을 향한다

발이 땅에서 떨어진다

서서히 달리기 시작한다

걷기에서 달리기로 간다

땅도 살짝 뛰어오른다

폴짝폴짝 뛰기 시작한다

인간의 세포

난자는 수정되면 발생을 시작하여 자궁에 착상하고 발육을 계속한다. 수정 후 3주째가 되면 내배엽, 중배엽, 외배엽의 3개 세포층이 생기고, 이 중 내배엽에서는 장이나 위 등 소화기와 소화샘, 허파 등의 상피가 생기며, 중배엽에서는 근육, 골격, 순환기, 배설기, 생식기 등이, 외배엽에서는 신경계, 감각기, 피부, 털, 손톱 등이 생긴다. 수정란이 발생하여 어린아이로 되는 데에는 평균 41회(241=2.2 ×1012)의 체세포 분열이 일어난다. 자라면서 이보다 더 많이 분열해 어른의 경우 약 60조 개의 세포를 갖는 개체가 된다. 우리 몸은 약 60~100조 개의 세포로 이루어져 있다고 한다.

우리 몸을 이루는 아주 작은 단위, 세포는 무엇인가요?

모래성은 모래로 만들고, 블록 쌓기는 작은 블록으로 만들지요. 그럼 우리 몸은 무엇으로 되어 있을까요? 우리 몸은 세포라는 아주 작은 부분들로 이루어져 있어요.

우리 몸을 이루는 아주 작은 단위 세포! 그 안에는 무엇이 들어 있을까요?

먼저, 둥근 모양의 핵이 있어요. 핵 속에는, 세포를 유지하고 새로 만드는데 필요한 모든 정보가 다 들어 있어요. 세포에 힘을 주는 에너지 창고는 미토콘드리아지요. 우리 몸에 꼭 필요한 단백질을 만들어 주는 리보솜, 세포 내 단백질과 지방을 적절히 나누고 보내 주는 골지체도 있어요.

세포의 모습

세포는 지금으로부터 300년 전에 로버트 훅이라는 과학자가 현미경으로 발견한 생물의 구성단위랍니다. 세포는 맨눈으로는 볼 수 없을 만큼 아주 작지요. 우리 몸은 60~100조 개의 세포로 이루어져 있대요!

몸의 부분마다 세포의 모양은 다르답니다. 모양이 다르니까 하는 일도 다르겠죠? 자극을 빨리 전달해야 하는 신경 세포는 긴 전깃줄같이 생겼고요, 각 세포끼리 길게 연결되어 있죠.

백혈구나 적혈구같이 동그란 모양으로 피 속을 자유롭게 떠다니는 세포도 있어요. 각 세포들은 수명이 정해져 있어서 일정한 시간이 지나면 죽고, 또 새로운 세포가 생겨난답니다.

세포

세포질 (Cytoplasm)

세포질은 세포막과 핵 사이에 있는 세포의 바탕질이다.

핵을 포함한 세포 내 물질을 총칭할 때는 원형질(protoplasm)이라고 한다.

근육세포의 원형질은 특히 근육세포질(sarcoplasm)이라고 한다.

세포질 내에서 일정한 생체 기능을 발휘하는 구조물을 세포소기관(cell organelle)이라고 하며, 활동성이 없는 영양물질이나 미오글로빈, 액포를 세포포함체라고 한다.

세포질 내 소기관으로는 미토콘드리아(사립체), 세포질세망(소포체), 리보소체, 골지체, 용해소체, 중심소체 등이 있다.

1. 미토콘드리아

미토콘드리아 혹은 사립체(mitochondria)는 이중막으로 된 땅콩 모양의 세포소기관으로 바깥막은 매끈하고 사립체 전체를 둘러싸고 있고, 속 막은 사립체 중심부까지 주름이 지어져 있어 능선(crista)을 형성하고 있다. 사립체 속박의 주름진 벽에는 수많은 산화 효소들이 붙어 있어 이곳에서 O2를 이용한 ATP 합성이 이루어진다.

ATP는 세포의 생명 유지와 세포의 특수한 기능을 수행하는데 반드시 필요한 에너지 화합물이다.

즉 근세포의 수축 기능, 샘세포의 분비 기능, 세포막을 통한 물질의 이동, 신경세포의 자극 전달 등 인체 세포가 기능을 수행할 때 사용하는 기본적인 에너지 물질이다. 따라서 미토콘드리아는 생명 현상의 원동력이자 에너지의 생산 공장으로서 일명 '세포 내 발전소'라고 한다.

인체 세포 내 미토콘드리아의 수는 평균적으로 약 300~400개이지만, 세포에 따라 수십 개에서 수천 개까지 다양하다. 활동성이 높아서 에너지 수요가 높은 세포일수록 더 많은 미토콘드리아를 갖고 있다. 예를 들어 간세포는 1000개 이상이고 근육이나 뇌세포는 더 많은 미토콘드리아를 갖고 있다.

특히 심장근육 세포에는 수천 개의 미토콘드리아가 있다. 인체에 있는 미토콘드리아의 총개수는 무려 1경(1만조)이며, 총체중의 10%에 달한다.

에너지 수요에 대한 반복적인 자극이 높은 단련자의 근육세포에는 미토콘드리아가 비단련자보다 1.5~2배 정도 많으며, 미토콘드리아 개개의 크기도 크다고 알려져 있다.

미토콘드리아는 모계로만 유전된다. 왜냐하면 난자(egg cell)로 들어가는 정자(sperm)에는 이 소기관이 없기 때문이다. 정자의 미토콘드리아는 머리와 꼬리 사이에 있다. 그러니까 정자가 난자에 도달할 때까지의 추진체로 사용된다. 인체의 모든 에너지는 바로 미토콘드리아에서 생산된다. 그러니까 인공위성이 달에 도달할 때까지의 에너지를 만드는 연소기관과 같은 역할을 한다.

* 미토콘드리아 [ mitochondria ]

요약 : 세포 소기관의 하나로 세포호흡에 관여한다. 따라서 호흡이 활발한 세포일수록 많은 미토콘드리아를 함유하고 있으며 에너지를 생산하는 공장으로 불린다.

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엽록체와 미토콘드리아의 ATP 합성 과정

1897년 칼 벤더(Carl Benda)가 세포 속에 미토콘드리아의 존재를 증명하였으며 그 모양은 공모양과 용수철 모양으로 생겼으며 거의 모든 세포질 속에 존재한다고 하였다. 생긴 모양을 관찰한 결과 이름을 미토콘트리아(mitochondria)라고 불렀는데 그리스어(語)로 실을 의미하는 '미토스(Mitos)'라는 단어와 알갱이 또는 입자를 의미하는 '콘드린(Chondrin)'을 합성하여 명명했다. 칼 벤더가 미토콘드리아의 존재를 증명하기 전에도 여러 과학자를 통해서 존재가 알려져 있었는데 1886년 독일의 생물학자인 리 하드트 알트만(Richard Altmann)은 미토콘드리아를 바이오블라스트라고 불렀으며 생명을 이루는 부분으로 그 중요성을 최초로 파악했었다. 그 외에도 미토콘드리아는 콘드리오솜, 크로미디아, 콘드리오콘트 등 여러 가지의 이름으로 불렸지만 과학계에서 그 존재가 받아들여지지 않았다.

미토콘드리아는 이중 막으로 둘러싸여 있으며 내부는 크리스테(Cristae)라고 불리는 구불구불한 내막으로 이루어져 있다. 그 속에는 DNA와 RNA가 존재하며 크기는 0.2~3㎛로 세포호흡에 관여한다. 모양은 생물종에 따라 각각 특징이 있고, 크기도 세포의 종류에 따라 다르지만 대개 너비 0.5㎛, 길이 2㎛ 정도 되는 것이 많다. 위상차현미경을 사용하면 살아 있는 세포에서도 관찰이 가능하고, 야누스그린 B에 염색되어 다른 부분과 쉽게 구별된다. 또한 시토크롬산화효소에 대한 나디반응, 석신산 탈수소효소에 의한 테트라 졸림 염 환원반응으로 염색하여 검출한다.

1개의 세포에 함유된 미토콘드리아의 수는 세포의 에너지 수용에 관계되며, 일반적으로 호흡이 활발한 세포일수록 많은 미토콘드리아를 함유하고 있다. 예를 들면, 간세포 1개당 1,000∼3,000개, 식물세포에서는 100∼200개의 미토콘드리아를 볼 수 있다. 사람의 인체에는 약 1경 개의 미토콘드리아가 있는 것으로 알려져 있으며 여성의 난자에는 약 10만 개가 들어있고 남성의 정자에는 100개 정도가 있다.

구조

미토콘드리아를 전자현미경으로 관찰하면, 매우 복잡한 구조를 볼 수 있다. 외막과 내막의 이중 구조로 되어있으며, 내막은 접힌 미로길처럼 생겼다. 내막의 안쪽에는 유전정보를 전하는 DNA(데옥시리보 핵산 deoxyribonucleic acid)가 결합되어 있다. 이 내막 돌출부를 크리스타(crista)라고 한다. 크리스타는 미토콘드리아의 장축에 직각 방향으로 배열된 경우가 많다. 세포에 따라서는 평행하거나 불규칙하게 배열된 것도 있다. 생물학자들은 미토콘드리아의 이중막과 독자적인 DNA를 갖는 특징 때문에 독립된 세균으로 여기기도 한다. 태초에는 독자적인 세균으로 활동했을 가능성이 높다고 한다.

효소

미토콘드리아 속에 존재하는 효소에는 여러 가지가 있다.

① 외막에 존재하는 효소:모노아민 산화효소·지방산 티오키나아제·키누레닌 수산화효소·시토크롬 C 환원효소.

② 내외막의 사이에 존재하는 효소:아데닐산키나아제·뉴클레오티드이인산 키나아제

③ 내막에 존재하는 효소:케토산 탈수소효소·숙신산 탈수소효소·α-β-옥시부티르산 탈수소효소·카르니틴-아실전이 효소·말단전자전달계 ATP 합성효소

④ 스트로마에 존재하는 효소:시트르산 합성효소·이소시트르산 탈수소효소·푸마라 아제·말산 탈수소효소·아코니타아제·글루탐산 탈수소효소·지방산의 β-산화효소계 등이다.

기능

미토콘드리아의 가장 중요한 기능은 몸속으로 들어온 음식물을 통해서 에너지원인 ATP를 합성하는 역할이다. 미토콘드리아의 내막에는 'ATP합성효소'라는 단백질이 존재하는데 이것이 ATP를 만들어내는 역할을 한다. 음식물을 통해 미토콘드리아의 내막과 외막 사이에 만들어진 수소이온이 미토콘드리아 내막으로 유입되고 ATP합성효소에 의해 인산과 ADP(2개의 인산과 아데노신이 결합한 형태)가 결합하여 ATP(3개의 인산과 아데노신이 결합한 형태)가 만들어진다. 이런 미토콘드리아의 ATP합성 기능을 밝혀낸 사람은 미국의 화학자 폴 보이어(Paul Boyer)이다.

또한 미토콘드리아는 기능이 상실된 세포를 죽이는 역할을 하기도 한다. 이를 아포토시스라고 하는데 DNA가 파괴된 세포를 흡수하거나 DNA를 절편 하여 사망에 이르게 한다. 이는 이미 기능이 상실된 세포가 암세포나 다른 세포로 변이 되는 것을 막는 역할이다.

미토콘드리아는 호흡을 관장하는 중심적 구실을 하는 구조체며, 당(糖)이 지질(脂質)의 이화작용(異化作用)으로 생성되는 피루브산, 아세틸 CoA의 산화와 전자전달계를 통한 산화적 인산화에도 관여한다. 이렇게 미토콘드리아는 당과 지방산의 산화와 그것에 수반하는 산화적 인산화에 중심적 역할을 한다.

이외에도 각종 아미노산에서 아미노기(基) 전이 메커니즘을 통해 글루탐산의 α-아미노기로서 질소를 모은다. 이 질소를 글루탐산 탈수소효소의 작용으로 암모니아로 만든 후에, 이것을 요소로 바꾸는 요소합성계의 효소활성도 있다. 또한 미토콘드리아 속에서 아세틸 CoA를 지방산으로 전이하여, 지방산의 사슬을 연장하는 반응의 일부가 행해진다. 미토콘드리아의 기능은 그 구조 변화에 의하여 민감하게 반응한다. 예를 들면, 티록신으로 팽윤 된 미토콘드리아는 호흡은 하지만, 산화적 인산화는 일어나지 않는다.

인체의 근육이 늘어나면 더욱 많은 근육세포 내 더욱 많은 미토콘드리아가 생성되는데 그 결과는 더욱 많은 에너지, 즉 ATP가 생성되게 된다. 따라서 체력이 증가되고 지구력이 강화된다. 하지만 꾸준한 운동을 하지 않으면 미토콘드리아는 소멸되거나 부피가 줄어들기 때문에 인체의 에너지도 줄어들게 된다. 하지만 미토콘드리아는 ATP를 생성하는 과정에서 활성산소를 유발하게 되는데 이 활성산소로 인해 단백질이 파괴되거나 DNA에 나쁜 영향을 미치기도 한다. 세포에는 활성산소로부터 방어하는 기능이 있지만 점차 노화되어 감에 따라 그 역할이 약화되며 이로 인해 암세포 또는 당뇨병, 고혈압, 심장병 등 각종 질병이 만들어진다.

증식

미토콘드리아는 핵외 자기 증식계며, 스스로 증식할 수 있다. 미토콘드리아 속에 고유의 DNA가 존재하며, 또 고유의 단백질 합성계가 존재하는 것이 확인되었다. 미토콘드리아의 DNA나 단백질 합성계는 세균의 그것과 흡사하다. 이러한 사실에서 세균의 세포질에 존재하는 카르디올리핀(일종의 燐脂質)이 미토콘드리아에도 편재함과 동시에, 미토콘드리아가 세균과 유사한 기원을 가진 것임을 시사하고 있다. 또한 미토콘드리아 고유의 유전자의 돌연변이도 알려져 있다.

공복 최고의 약

https://youtu.be/P63A21iZg0U?si=FNyzWBOqUM9l-VlC

https://youtu.be/BAX-KslICMM?si=Une6MTjAQl-mZsxf

오토파지

2016년 노벨 생리의학상, 세포 속 청소부의 정체를 밝히다

2016년 노벨생리의학상 수상자, 오스미 요시노리 교수 <출처: Illustration: Niklas Elmehed. Copyright: Nobel Media AB 2016>

2016년 노벨생리의학상은 세포 내 재활용 시스템이라고도 불리는 오토파지 현상(autophagy, 자가포식)의 원리를 밝힌 일본 도쿄공업대 오스미 요시노리 명예교수에게 돌아갔다. 2010년 체외수정 기술 개발로 노벨생리의학상을 수상한 로버트 에드워즈 교수 이후 오랜만의 단독 수상이다.

세포 내 청소부 역할을 하는 오토파지

오스미 교수는 오토파지 분야의 개척자인 것은 물론, 많은 후학들을 배출해 오토파지 연구 발전에 크게 기여했다. 그의 제자들은 오토파지 연구를 이어받고 확장해 지금까지도 활발히 연구하고 있다. 이렇게 형성된 인프라 덕분에 일본은 오토파지 연구에서 세계적으로 가장 앞서 있다.

오스미 교수는 오토파지가 세포 내에서 ‘청소부’ 역할을 한다는 사실뿐만 아니라, 당시 이미 학계에 알려져 있던 단백질 분해 분자인 프로테아좀만으로는 설명하기 어려웠던 세포 내 기작까지 속 시원히 밝혀냈다. 당시 아무도 인정해주지 않던 분야였지만 자기 소신과 신념을 바탕으로 꾸준히 연구한 성과가 빛을 발했다.

일본 도쿄공업대 오스미 요시노리 명예교수

효모에서 관찰한 ‘스스로 먹는’ 청소

오토파지는 세포 내에서 더 이상 필요 없어진 구성요소나 세포 소기관을 분해해, 다시 에너지원으로 재생산하는 현상이다. 그리스어로 ‘자기’를 뜻하는 auto와 ‘포식’을 뜻하는 phagein을 합친 말로 ‘스스로 먹는다’는 뜻이다.

오토파지라는 이름은 1960년대에 벨기에의 생화학자 크리스티앙 드 뒤브가 붙였다. 그는 세포 소기관인 라이소좀을 현미경으로 관찰한 뒤, 그 안에 들어 있는 세포 구성성분과 소기관이 분해되는 현상을 발견했다. 그는 내용물을 분해하기 위해 이들 구성성분이 자가소포체 형태로 라이소좀까지 배달되는 모습도 발견했다. 하지만 당시까지만 해도 이 현상이 어떻게, 왜 일어나는지 전혀 알 수 없었다. 오토파지를 직접 눈으로 관찰하는 것조차 어려웠기 때문에 연구는 진전이 더뎠다.

이때 오토파지 현상에 주목한 사람이 오스미 교수였다. 그는 진핵생물 가운데 비교적 단순한 효모를 골랐다. 하지만 효모는 세포가 너무 작아서 그 안에서 일어나는 오토파지를 현미경으로 관찰하기가 쉽지 않았다. 당시 과학자들은 오토파지가 정말 효모에서도 일어나는 현상인지조차 의심했다.

난관에 봉착한 오스미 교수는 창의적인 방법을 떠올렸다. 효모에서 오토파지 현상을 교란시킨 뒤 현미경으로 관찰하는 것이었다. 그는 분해되지 않은 자가소포체가 효모 안에 남아 있는 경우가 있다는 사실을 발견했다. 여기에서 힌트를 얻은 오스미 교수는 효모에 일부러 돌연변이를 일으켜 오토파지를 제대로 하지 못하는 효모를 만든 뒤 관찰해, 자가소포체 안에 세포 구성요소나 소기관들이 분해되지 못하고 쌓여 있는 것을 확인했다.

오스미 교수의 효모 실험 결과. G는 골지체, V는 액포, AB는 자가소포체다. 그림 b와 d를 비교하면 자가소포체의 변화를 알 수 있다. <출처: Journal of Cell Biology, 1992, 119, 301-311>

1992년 오스미 교수는 효모에서 오토파지가 일어난다는 사실을 학계에 보고했다. 이듬해에는 같은 방법으로 오토파지가 일어나는 데 중요한 역할을 하는 유전자 15개를 찾았다. 유전자들은 자가소포체가 만들어지는 과정에 필요한 단백질을 만들었다.

그는 당시 아무도 관심을 가지지 않고 큰 의미를 두지 않았던 세포 내 또 다른 쓰레기 처리 시스템 연구에 뛰어들어 작용 과정과 관련 유전자를 밝히고 후속 연구를 할 수 있게 새로운 분야를 개척한 선구자다. ‘오토파지의 아버지’라는 별명을 얻은 이유다.

세포 내 오토파지 기작

고장 난 오토파지 고치면, 난치병 치료할까

오토파지는 우리 몸에서 항상 일어나고 있다. 우리 몸은 건강한 상태를 유지하기 위해 손상되고 노화된 단백질과 세포 소기관들을 꾸준히 분해한다. 그리고 일정량은 다른 곳에서 재활용한다. 오토파지는 우리 몸의 항상성을 유지하기 위해 평상시 매우 낮은 수준으로 일어나고 있는데, 스트레스를 받는 상황에서는 더욱 신속하게 활성화된다.

예를 들어 밥을 제때에 먹지 않아 영양분이 충분히 공급되지 않으면 우리 몸은 오토파지로 세포 내 구성요소들을 분해해 생존에 필요한 아미노산과 에너지를 얻는다. 또 몸속에 침투한 세균이나 바이러스를 오토파지를 통해 제거하기도 한다.

최근에는 오토파지에 이상이 생기면 헌팅턴 무도병과 치매, 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌 질환과 암, 여러 대사 질환이 생길 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 오토파지가 필요한 시간에 적절한 장소에서 제대로 일어나지 못해, 기능적으로 변형된 단백질과 소기관들이 쌓여 세포의 항상성을 무너뜨리기 때문이다.

얼마 전 유명 연예인이 앓고 있다고 알려진 만성 염증성 장 질환인 크론병도 오토파지와 관련 있다. 국내에서는 희귀한 병이지만, 미국에서는 환자가 70만 명이 넘으며 사망률도 상당히 높다. 최근 과학자들이 크론병 환자들의 유전자를 분석한 결과 오토파지에 관여하는 유전자에서 돌연변이를 발견했다.

일본 도쿄대 의대 세포생리학과 노보루 미즈시마 교수팀이 전자현미경으로 촬영한 오토파지. 쥐 배아의 섬유모세포에서 찾았다. 자가소포체 안에 노화한 소포체와 미토콘드리아가 보인다. <출처: Noboru Mizushima, et al, Nature Cell Biology, 12, 823–830>

과학자들은 오토파지의 기능을 다시 활성화시키면 이런 난치병들을 치료할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 실제로 다양한 임상 실험을 통해, 오토파지를 활성화시키거나 라이소좀의 작동 효율을 높이는 방법으로 병의 진행 속도를 늦추거나 치료할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 많은 과학자들이 오토파지 과정을 표적으로 하는 약물을 개발하고 있다.

하지만 우리는 오토파지에 대해 모르는 것이 너무 많다. 전 세계적으로 오토파지에 대해 활발하게 연구한 지 아직 20년이 채 되지 않았기 때문이다. 최근에도 오토파지에 관여하는 유전자를 추가적으로 알아냈고, 또 조금씩 다른 여러 종류의 오토파지가 일어난다는 사실도 밝혔다.

이제는 오토파지가 일어나는 과정에서 중요한 역할을 하는 단백질을 밝힐 때다. 현재까지는 대부분 세포질에서 오토파지 단백질들이 어떻게 결합하고 기능하는지에 초점을 맞췄지만, 앞으로는 핵 내에서 어떤 유전자가 발현하고 전사 과정 중에 어떻게 조절되는지 밝혀야 한다. 핵단백질을 표적으로 하는 치료제가 오토파지 관련 질병에 더 안정적이고 지속적인 효과를 줄 것이라는 기대가 큰 만큼, 앞으로 오토파지를 조절하는 유전자 발현 조절 기전에 더 많은 연구와 관심이 필요하다.

https://youtu.be/KZ0kncx87j8?si=yQLI7-zkhnUq2yxM

https://youtu.be/PsjBjPthxcA?si=HwG2GmPvbd7Gf8Oq

https://youtu.be/z78PsOilPD8?si=VBW5zlmzjzD9DNfy

세포가 건강해야 몸이 건강하다

오토파지와 효소

바꾸면 새롭게 되지요. 건강을 위해서도 바꾸면서 살아야 합니다. 소식이나 간헐적 단식을 하면 오토파지가 활발해지면서 건강해집니다. 오토파지와 효소는 연관이 있습니다.

오토파지는 자신의 낡고 약해진 몸 일부를 잡아먹는 것입니다. ‘오토’는 자신, ‘파지’는 먹는다는 말로 자식작용이라고도 합니다. 낡은 조직이나 세포 또는 세포 내 구조물을 탐식세포나 파고좀이 먹고 분해하는 것을 말합니다. 주로 포도당과 같은 에너지원이 부족할 때 즉 배가 고플 때 오토파지가 활발해집니다.

오토파지에 의해 분해되어 만들어지는 영양소는 부족한 음식을 대신해 에너지원으로 사용됩니다. 이후 음식으로 영양분이 보충되면, 오토파지로 먹어 치운 자기 구조물이 다시 만들어집니다. 필요한 구조물 복구에 쓰이는 영양분보다 과하게 먹지 않으면 세포 다이어트가 됩니다. 세포의 활성이 회복되고 건강해집니다. 세포가 건강해지면 몸이 건강해집니다. 건강해지면 웬만큼 먹어도 에너지로 잘 소모되면서 살이 찌지 않게 됩니다.

오토파지는 건강의 기본입니다. 오토파지가 약하면 독소나 낡고 병든 조직이 쌓이면서 각종 건강 문제는 물론 치매나 암이 될 수 있습니다. 소식이나 간헐적 단식 등으로 오토파지를 활발하게 하면 치매나 암 예방에 도움이 됩니다. 그러나, 간헐적 단식과 오토파지도 적당해야 합니다. 오토파지가 너무 활발해도 병이 됩니다. 살이 심하게 빠지는 소모성 질환이 됩니다. 이미 치매가 되었거나 암세포가 많아진 경우는 소모성 질환을 악화시키므로 소식은 오히려 해롭습니다.

독소는 주로 간에서 해독되지만, 오토파지로도 해독과 정화가 됩니다. 신체의 낡은 구조물과 변한 구조물이 독소가 될 수 있습니다. 장에 쌓여있는 숙변도 일종의 독소입니다. 오토파지가 잘 일어나게 하려면 먼저 숙변을 제거해야 합니다. 숙변이 빠져나간 만큼 몸의 독소가 줄어들 뿐만 아니라 장 기능이 회복되면서 정화작용이 쉬워집니다. 오토파지와 효소는 연관이 있습니다. 오토파지도 여러 가지 효소의 도움을 받아야 합니다.

효소는 단백질이고 효소의 작용을 돕는 조효소는 비타민과 무기질입니다. 오토파지를 위해 부족하게 먹으면 비타민이나 무기질이 부족해지기 쉽습니다. 효소의 작용을 위해 효소를 먹는 것보다 비타민과 무기질을 보충해야 합니다. 최소한의 단백질도 먹어야 효과적입니다. 효소의 재료이기 때문입니다. 암 환자와 치매 환자를 비롯해 제대로 먹지 못하는 경우도 비타민과 무기질을 비롯한 항산화제와 식이섬유는 충분히 섭취해야 합니다.

정리하면, 건강해지기 위해 먼저 장 청소를 하고 난 후 몸을 정화하는 것이 좋습니다. 몸을 정화하려면 소식이나 간헐적 단식을 습관화해서 오토파지가 적당하게 일어나게 해야 합니다. 더불어 부족해지기 쉬운 비타민과 무기질 그리고 항산화제와 식이섬유 등을 보충해야 합니다.

가끔 장 청소하면서 소식이나 간헐적 단식으로 오토파지가 잘 일어나게 해 보세요. 오토파지와 효소는 연관이 있습니다. 외부에서 먹는 효소보다 부족해지기 쉬운 비타민과 무기질 등의 영양소 보충에 신경을 쓰는 것이 좋습니다. 밥은 덜 먹지만 좋은 기름과 단백질과 색소가 풍부한 다양한 채소와 과일 등은 부족하지 않게 먹는 것이 좋습니다.

일일 간헐적 단식을 하면서, 제대로 챙겨 드시기 힘들면, 비타민과 무기질 등의 제품을 먹는 것도 좋습니다.

https://search.naver.com/search.naver?sm=tab_hty.top&where=nexearch&ssc=tab.nx.all&query=%EA%B3%B5%EB%B3%B5+%EC%B5%9C%EA%B3%A0%EC%9D%98+%EC%95%BD&oquery=%EA%B3%B5%EB%B3%B5+%EC%9E%90%EA%B0%80%ED%8F%AC%EC%8B%9D&tqi=iArXawqVOZossaA6Eq4sssssse8-025959

공복 최고의 약 : 네이버 통합검색

'공복 최고의 약'의 네이버 통합검색 결과입니다.

search.naver.com

회복 치유의 시간 [공복]

단식에 관해서 찾아보다가 단식은 전문가의 도움이 없다면 아무래도 좀 부작용이 있을 듯해서 망설이고 있던 차였다. 회복기간도 잘 짜여야 하는 부분이기 때문에 조심스럽다.

마음이 있으면 분명 마음은 전달된다는 것은 진짜이다. 이렇게 시기적절한 책들이 나에게 찾아오는 것을 보면 말이다.

공복, 최고의 약 그것을 한 번 알아보자.

공복의 힘으로 모든 신체 이상을 물리치자!

라는 문구가 마음에 파고든다.

현대인의 수명은 길어지고 있다.

성인이 되면 건강검진을 정기적으로 직장에서 또는 지역에서 받게 되는 시기가 도래한다.

즐거운 마음으로 검진을 예약하고 신나서 달려가는 이들이 얼마나 있을까.

왠지 모를 불안과 어디가 아프지 않을까 하는 두려움으로 해야 한다는 것을 알면서도 우리는 건강검진을 자꾸 미룬다.

그래서 연말에 건강검진 병원에 그렇게 사람들이 줄을 서게 되는가 보다.

그럼 왜 사람들은 건강검진을 무턱대고 불안해할까.

자신의 생활 습관이 건강하지 못하다는 것을 스스로 인정하고 있는 것은 아닐까. 또는 어딘가 나쁜 상태로 나타나 미래가 불투명해질 수도 있다는 불안 때문이기도 할 것이다.

물론 건강한 생활을 한다고 해도 스트레스 등의 정신적 건강이 미치는 영향도 있기 때문에 생활습관만으로 좌우되는 것은 아니지만.

현대인이 건강에 대한 불안을 해소할 수 있는 방법으로 쉽고 간단한 것이 있다면 당연히 누구라도 두 팔 벌려 찬성할 것이다.

현대인의 성인병이 공복 한 가지 실천만으로 물리칠 수 있다니 얼마나 솔깃한가.

표지에 보이는 것처럼 "자가포식"이라는 단어가 등장한다.

자가포식? 생경한 단어 스스로 먹어치운다 정도로 해석해야 할까. 앞으로 우리는 이 단어에 주목해야 한다.

책에 나온 내용을 보니 이러하다.

"자가포식은 '낡은 세포가 다시 새롭게 태어나는' 몸의 구조인 것이다.

자가포식은 음식으로 얻은 영양이 충분한 상태에서는 좀처럼 작동하지 않는다는 것이다.

자가포식은 몸과 세포가 강한 스트레스를 받았을 때에 살아남도록 체내에 심어진 시스템으로, 세포가 기아 상태에 놓였을 때나 저산소 상태가 되었을 때 기능이 활성화되기 때문이다.

그래서 공복 시간이 필요하다는 결론이 도출된다.

그리고 연이어 충격적인 문구와 마주하게 된다.

1일 3식을 하면 몸이 매일 약해진다.

이건 또 무슨 소리인가.

아침 점심 저녁이라는 패턴으로 살아가는 이들에게 청천벽력 아닌가.

아! 운동량도 극히 적고 두뇌의 활동만 많은 현대인들에게 3식은 위험한 생활이라는 것을 깨닫게 된다.

몸에서 모든 섭취한 것들이 소화 흡수되고 장기가 쉴 수 있는 시간은 4~5시간이 지나고 나서라니.

그러니 먹고 자면 밤새 일한 장기가 피곤해서 아침에 눈 뜨자마자 배가 고플 수밖에 없는 게 당연한 것이었다.

밤늦게까지 문을 연 곳이 많고 배달까지 편리해진 현대인의 생활은 섭생에 경고등을 켜기에 안성맞춤인 셈이다.

16시간이라.... 하루가 24시간인데 16시간 후에 스위치가 켜지는 자가포식

16시간의 공복을 일상생활을 하면서 과연 가능할까.

자신의 먹고 자고 움직이는 일상을 관리하는 섭생을 조절하기란 쉽지 않은데라는 생각이 고개를 들고일어났다.

저자는 역시 그 또한 파악하고 있었다.

첫 번째 나의 의구심은 공복 중에 참기 힘들면?

두 번째 나의 의구심은 공복 시간 설정은?

저자는 이 질문을 익히 알고 있다는 듯이 명확한 해결 방법을 제시한다.

공복 시간에 수면 시간을 넣어 설정한다.

수면 시간을 전후로 공복을 유지할 수 있는 방법을 알려준다.

생체리듬에 따라 공복시간 정하는 패턴을 제시해서 실천적 방법까지 구체적으로 알려준다.

두 번째의 답은 견과류

수분의 섭취 등에 대한 내용이 나오는 것은 아닐까 예상했는데 의외였다.

견과류(가능하면 조미료를 첨가하지 않고 그대로 구운 것) 섭취하는 것이다.

견과류에 알레르기가 있는 이들을 위해 대체할 수 있는 식품도 알려준다.

단, 정확한 양은 제시하지 않고 있어서 조절이 필요할 듯하다.

현대인의 식습관에 대해 정확하게 파악하고 설명하고 그것을 해결할 수 있는 방법으로 제시하고 있는 공복

공복이 가져오는 효능과 다양한 실천 방법에 이르기까지 책은 군더더기 없이 진행된다.

가독성도 좋아 필요한 내용을 찾는데 어려움도 없다.

여기에 보완해야 할 점까지 짚고 넘어간다.

바로 근력 운동

공복 상태는 지방과 더불어 근육의 소실도 불러올 수 있는 만큼 근력운동과 함께 병행해야 한다는 것.

어쩌면 우리 인간은 인체가 갖고 있는 위대한 능력에 기대어 살아가고 있는 것이 아닐까. 적당히 되는 대로 지내며 그 위대한 능력을 뛰어넘을 만큼의 손상을 일으켜 질병에 이르고 있는 것은 아닐까.

자가포식의 능력을 갖고 있는 우리 신체, 회복하기 위해 부단히 나를 위해 일하고 있는 신체를 이제는 제대로 돌보고 사용해야 할 때이다.

공복은 회복과 인체의 능력을 궁극적 능력 발휘를 위해 가장 먼저 실천되어야 할 부분이라고 여긴다. 생존은 섭취에서 에너지를 얻기 때문에 에너지의 근원부터 접근하는 것이 중요하게 때문이다.

분자·세포생물학백과

자가포식 [ Autophagy]

자가포식(autophagy)은 그리스어로 스스로 (auto), 먹는다 (phagy)는 뜻의 단어가 합쳐진 말이다. 세포 내부의 물질이 세포 스스로에 의해 제거되기 때문에 붙여진 이름이다. 세포질의 노폐물, 퇴행성 단백질이나 수명이 다하거나 변성되어 기능이 저하된 세포소기관 (organelle)들이 자가포식에 의해 제거된다. 제거 대상 단백질/세포소기관은 세포 안에서 이중 막 (double membrane)으로 된 자가포식소체 (autophagosome)라고 불리는 소포 (vesicle) 내에 격리되고, 이 소포는 다시 리소좀 (lysosome)과 결합하여 자가포식리소좀 (autophagolysosome)을 형성하고 그 안에서 리소좀 효소에 의해 분해가 일어난다 (그림 1). 이렇게 분해된 물질들은 세포의 생존에 필요한 에너지를 만들거나 새로운 세포소기관을 생성하는 데에 이용된다. 즉, 자가포식이란 세포 안에서 이루어지는 재활용 시스템이라고 할 수 있다. 재활용을 위한 지나친 세포 물질 제거는 결국 세포의 사멸을 초래할 수 있기 때문에 자가포식이 세포사멸을 유도할 수도 있다고 생각되어 제2형 세포예정사 (programmed cell death)로도 불리기도 한다 (참고로 제1형 세포계획사는 세포자연사 즉 apoptosis이다). 그렇지만 실제로 자가포식 그 자체가 세포 사멸을 유도할 수 있는지는 아직 확실하지 않으며, 죽어가는 세포의 방어기전으로 자가포식이 나타날 수 있기 때문에 자가포식에 의한 세포 사멸 (cell death due to autophagy)과 자가포식이 동반된 세포 사멸 (cell death associated with autophagy)을 구분해야 한다는 의견이 있다. 실제로 대부분의 경우 자가 포식은 세포 자신에게 에너지와 대사물질을 제공해 줄 수 있는 작용이라는 점에서 세포사멸과는 반대로 세포의 생존에 기여한다.

역사

자가포식이라는 말은 1967년에 리소좀을 발견하여 후일 노벨상을 1974년 받게 되는 벨기에의 Christian du Duve에 의해 처음 만들어졌다. 즉 글루카곤 관류된 간 조직에서 미토콘드리아 등 세포소기관이 이중 막으로 둘러싸인 것이 관찰되어 이를 ‘autophagic vacuole’이라고 부른 것이다. 그 후 한동안 자가포식에 대한 연구는 거의 행해지지 않았다 (1). 그러던 중 1980~1990년대 초에 일본 요시노리 오수미(Yoshinori Ohsumi) 교수가 효모의 리소좀에 대한 연구를 하다가 자가포식체 (autophagic body)라고 불리는 구조를 관찰할 수 있는 방법을 개발하고 이를 이용하여 자가포식이 결핍된 돌연변이 효모를 다수 발견하면서 자가포식 연구는 새로운 전기를 맞게 되었다. 오수미 교수는 그 돌연변이 유전자를 클로닝 하고 그 유전자로부터 생산되는 단백질의 작용 단계를 확립하는 데 성공하였다. 그로부터 분자 수준의 자가포식의 연구가 시작되어 생명과학-의학 연구의 총아로 떠오르면서 2016년 오수미교수는 단독으로 노벨 의학상을 받게 되었다 (2).

기작

자가포식은 크게 4단계로 나뉜다 (그림 1). 첫째, 자가포식소체 유도단계 (autophagosome nucleation)이다. 여기서 UNC51-like kinase 1 (ULK1) 복합체가 중요한 역할을 한다. 영양분이 충분한 경우 mTOR 복합체 1 (mTORC1)이 ULK1-Atg13-FIP200 복합체와 상호작용을 하여 ULK1을 활성화한다. 영양분이 부족한 경우 또는 자가포식 유도제인 라파마이신(rapamycin)이 있는 경우에는 mTORC1이 억제되어 ULK1 복합체부터 유리된다. 유리된 ULK1는 활성을 갖게 되고 mAtg13와 FIP200를 인산화하여 자가포식이 시작된다. 또한 Ulk1은 자가포식소체 형성에 중요한 Beclin 1과 상호 작용하는 Ambra1을 인산화시키고 이에 의해 Beclin 1이 소포체 (endoplasamic reticulum, ER)로 이동하게 되면 Vps34, Vps15, Atg14L과 복합체를 이루게 된다. 그러면 소포체와 미토콘드리아의 접점 지역 (contact site)에서 자가포식소체 (autophagosome) 형성이 시작된다. 즉 Vps34는 class III phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)로 phosphatidylinositol-3-phosphate (PI3P)를 생산하고 PI3P는 double FYVE-containing protein 1 (DFCP1)과 Atg 단백질을 끌어들여 자가포식소체 형성이 시작된다. Atg 단백질이 합류되면서부터 단계 2 즉 자가포식소체 연장 (autophagosome elongation) 단계이다. 자가포식소체 연장단계에서 작용하는 Atg 계는 유비퀴틴의 작용과 비슷한 2 가지의 경로로 이루어진다. Atg7이 유비퀴틴계의 E1과 비슷한 역할을, Atg3과 Atg10이 E2 같은 역할을 한다. E3에 해당하는 단백질은 없으나 Atg12-Atg5-Atg16 L1 복합체가 E3 같은 역할을 하여 이 E3와 비슷한 작용 때문에 LC3 또는 Atg8이라고 불리는 유비퀴틴과 유사한 단백질이 표적 분자인 포스파티딜에탄올아민 (phosphatidylethanolamine, PE)에 결합하여 LC3-II를 형성하게 되고, 바로 이 LC3-II가 자가포식소체의 막 구조로 진입하여 자가포식소체의 연장을 가능하게 한다. 자가포식소체의 연장이 계속 이루어지면 분리막 (isolation membrane) 형성을 거쳐 결국 자가포식소체가 이중막을 갖는 구형 구조를 이루게 되고 최종적으로 자가포식소체가 완성된다 (그림 1). 자가포식소체가 완성되면 그것으로 끝나는 것이 아니라 단계 3으로 접어드는데 이것을 자가포식소체가 리소좀과 결합을 하여 자가포식리소좀 (autophagolysosome)을 형성하게 된다. 이 자가포식리소좀 내부에서 리소좀의 여러 가지 효소에 의해 자가포식소체 내의 여러 단백질 또는 세포소기관의 분해가 이루어진다. 마지막 단계 4에서는 자가포식리소좀의 기능이 수행된 후 그로부터 리소좀이 재생되는 과정으로 이로써 전체가 순환 회로 (cycle)를 형성하게 되고 원래의 리소좀의 기능이 회복된다 (그림 2).

그림 1. 자가포식의 1단계 및 2단계. 자가포식은 4단계로 이루어진다. 그림 1에서 보이는 1단계 및 2단계에 의하여 자가포식소체가 완성되어 구형을 이룬다 (본문 참조). ub는 유비퀴틴을 의미하며 자가포식의 대상이 되는 물질에 유비퀴틴이 붙으면 그것이 p62 등의 자가포식 수용체 (autophagic receptor)와 결합하고 그 결합체는 LC3-II와 다시 결합한다.

그림 2. 자가포식 단계 3 및 단계 4. 자가포식소체는 리소좀과 융합하고 자가포식리소좀을 형성하며 자가포식리소좀 내부에서 리소좀 효소에 의해 단백질 분해가 일어나는 것이 단계 3이고, 마지막으로 단백질 분해가 완료되면 자가포식리소좀으로부터 리소좀이 재생되는 단계 4가 일어난다 (출처: 위키피디아, https://en.wikipedia.org/wiki/Autophagy ).

기능

자가포식의 기능은 세포 내 영양소가 부족한 경우 세포 내에서 불필요한 또는 노화된 단백질을 선별적으로 분해하거나 일반적인 단백질을 무작위적으로 분해하여 아미노산을 만들어 부족분을 보충해 주는 것이다. 이는 아마도 효모에서도 보존된 자가포식의 원래의 기능일 것으로 생각된다. 효모 같은 단세포 동물에서 에너지의 결핍은 피할 수 없는 일일 것이며 이때 자가포식이 작동되었을 것으로 추정된다. 그 후 진화 과정에서 다세포 동물에서는 자가포식이 다른 기능을 갖게 되었을 것을 생각된다. 이것이 바로 미토콘드리아 (mitochondria), 소포체 (endoplasmic reticulum), 페록시좀 (peroxisome) 등 여러 세포소기관 (organelle)을 포식하여 분해하고 새로운 세포소기관으로 재생하여 주는 것이다. 자가포식을 알기 전에는 세포소기관의 기능이 어떻게 유지되는지 몰랐는데 자가포식 현상이 규명되면서 손상을 입거나 노화된 세포소기관은 계속 사멸-재생을 반복한다는 것을 알게 되었다. 자가포식에 이상이 있으면 영양소의 항상성에 문제가 생겨 여러 가지 대사 질환이 올 수 있다. 또한 세포소기관 기능 유지에 문제가 생기는 파킨슨병 (Parkinson’s disease), 치매 (Alzheimer’s disease) 등의 퇴행성신경질환, 크론병 (Crohn’s disease) 등의 염증성소화기 질환, 기타 면역-감염성 질환, 암, 노화, 망막 질환 등에서도 자가포식의 이상이 병을 일으키는 역할을 하는 것이 밝혀지고 있다. 즉 자가포식은 세포에 가해지는 스트레스 상황에서 대사물질을 제공하는 적응 반응뿐만 아니라, 종양의 발생, 종양의 성장 조절, 세포 유해 물질의 제거, 세포에 침범한 미생물의 제거, 대식세포 또는 수지상 세포에 의한 임파구로의 항원의 제시 (antigen presentation) 등에도 관여하고 있다.

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