유영현 동아대 의과대 교수
1850년대 광학현미경으로 세포를 관찰하던 과학자들은 세포 내에 작은 과립과 같기도 하고 실과 같기도 한 무엇이 존재한다는 것을 발견하였다. 그리고 이러한 구조물은 동물과 식물 모두의 세포에서 발견된다는 것도 알게 되었다. 1900년경 벤더(Benda)는 실과 같은 과립이라는 의미를 담아 이 구조물을 미토콘드리아라 명명하였다.
이 구조물은 생명의 기본 구성입자라는 가설이 제기되기도 하였고 단백질 혹은 지질 합성장소라는 설도 제기되었지만, 이 구조물의 기능은 정립되지 않고 수 십 년이 흘렀다. 1940년대 중반 유진 케네디와 앨버트 레닌저 등은 미토콘드리아 내부에서 호흡효소를 발견하였고 미토콘드리아에서 지방산 산화와 TCA 회로가 수행되며 이로 인하여 ATP가 합성(산화적인 산화)된다는 매우 중요한 결과를 발표하였다.
미토콘드리아가 세포의 에너지 요구에 반응하여 세포에 에너지를 공급하는 소기관이라는 것이 밝혀지면서 이는 과학계에 커다란 반향을 일으킨다. 이후 오랜 기간 미토콘드리아 연구는 세포에 에너지를 공급하는 소기관으로서의 기능과 관련하여 이루어졌다. 1960년대 초 미첼(Mitchell)은 ATP 생성과정에서의 화학삼투작용을 밝혀내어 1978년 노벨화학상을 수상하였으며, 1990년대 중반 보이어(Boyer)와 월커(Walker)는 ATP 생성효소의 작동기작을 설명하여 1998년 노벨화학상을 수상하였다.
그런데 1990년대 중반 미토콘드리아는 전혀 다른 기능으로 주목을 받기 시작한다. 미토콘드리아가 세포의 생사를 조절하는 결정적인 기관이라는 연구결과들이 발표되었기 때문이다.
1995년 나우팔 잠자미와 귀도 크뢰머 등은 호흡을 통하여 만들어진 양성자 기울기가 세포 죽음의 시작을 알리는 방아쇠임을 규명해 냈다. 이어 1996년 왕샤오동은 호흡에서 전자를 전달하는 일을 하는 시토크롬c가 미토콘드리아 막에서 떨어져 나오면 세포는 돌이킬 수 없는 죽음에 이른다는 `모두를 깜짝 놀라게' 하는 발견을 하게 된다. 이후 미토콘드리아는 세포 죽음을 조절하는 중추 소기관으로 급격하게 부각되기 시작했다. 에너지를 생산하여 세포의 생존을 결정적으로 지원하는 미토콘드리아가 세포를 죽음에 이르게 하는 죽음의 천사로 다시 재림한 것이다.
비슷한 시기부터 미토콘드리아는 단순히 에너지를 생산하는 역할 외에 여러 가지 생명현상을 조정하는 중추 소기관이라는 증거들이 잇따라 발표되었다. 미토콘드리아는 생명현상의 거의 전반에 걸쳐 매우 중요한 기능을 담당한다는 연구결과들이 이어진 것이다.
이처럼 미토콘드리아 발견 150년 만에 미토콘드리아는 새로운 중요성으로 생명과학계의 주목을 받게 된 것이다.
1999년 세계적인 권위를 인정받는 사이언스 283호는 이러한 현상을 들어 미토콘드리아를 떠오르는 스타라고 불렀다. 떠오르는 스타답게 지난 15년간 미토콘드리아 관련 연구결과 발표는 가파르게 상승하고 있다.
최근에야 이루어진 이런 연구들을 통하여 미토콘드리아는 암, 당뇨병, 염증, 노화를 비롯한 중요한 생명을 담당하는 중추 소기관으로 인식되고 있다. 생명과학연구자들은 오늘도 미토콘드리아가 관할하고 관여하는 생명현상을 밝히는데 매진하고 있다.
그리고 미토콘드리아의 기능을 제어하려는 노력을 기울이고 있다. 아직도 정확한 통로에 대한 세밀한 추가 연구들이 필요하지만 미토콘드리아를 제어하면 사람의 질병을 제어하는 수단을 수립할 수도 있을 것이다.
뿐만 아니라 최근의 미토콘드리아연구는 진핵세포의 기원이나 성의 본질 등 생명과학 분야에 중요한 메시지를 전달하여 주고 있다.
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이 구조물은 생명의 기본 구성입자라는 가설이 제기되기도 하였고 단백질 혹은 지질 합성장소라는 설도 제기되었지만, 이 구조물의 기능은 정립되지 않고 수 십 년이 흘렀다. 1940년대 중반 유진 케네디와 앨버트 레닌저 등은 미토콘드리아 내부에서 호흡효소를 발견하였고 미토콘드리아에서 지방산 산화와 TCA 회로가 수행되며 이로 인하여 ATP가 합성(산화적인 산화)된다는 매우 중요한 결과를 발표하였다.
미토콘드리아가 세포의 에너지 요구에 반응하여 세포에 에너지를 공급하는 소기관이라는 것이 밝혀지면서 이는 과학계에 커다란 반향을 일으킨다. 이후 오랜 기간 미토콘드리아 연구는 세포에 에너지를 공급하는 소기관으로서의 기능과 관련하여 이루어졌다. 1960년대 초 미첼(Mitchell)은 ATP 생성과정에서의 화학삼투작용을 밝혀내어 1978년 노벨화학상을 수상하였으며, 1990년대 중반 보이어(Boyer)와 월커(Walker)는 ATP 생성효소의 작동기작을 설명하여 1998년 노벨화학상을 수상하였다.
그런데 1990년대 중반 미토콘드리아는 전혀 다른 기능으로 주목을 받기 시작한다. 미토콘드리아가 세포의 생사를 조절하는 결정적인 기관이라는 연구결과들이 발표되었기 때문이다.
1995년 나우팔 잠자미와 귀도 크뢰머 등은 호흡을 통하여 만들어진 양성자 기울기가 세포 죽음의 시작을 알리는 방아쇠임을 규명해 냈다. 이어 1996년 왕샤오동은 호흡에서 전자를 전달하는 일을 하는 시토크롬c가 미토콘드리아 막에서 떨어져 나오면 세포는 돌이킬 수 없는 죽음에 이른다는 `모두를 깜짝 놀라게' 하는 발견을 하게 된다. 이후 미토콘드리아는 세포 죽음을 조절하는 중추 소기관으로 급격하게 부각되기 시작했다. 에너지를 생산하여 세포의 생존을 결정적으로 지원하는 미토콘드리아가 세포를 죽음에 이르게 하는 죽음의 천사로 다시 재림한 것이다.
비슷한 시기부터 미토콘드리아는 단순히 에너지를 생산하는 역할 외에 여러 가지 생명현상을 조정하는 중추 소기관이라는 증거들이 잇따라 발표되었다. 미토콘드리아는 생명현상의 거의 전반에 걸쳐 매우 중요한 기능을 담당한다는 연구결과들이 이어진 것이다.
이처럼 미토콘드리아 발견 150년 만에 미토콘드리아는 새로운 중요성으로 생명과학계의 주목을 받게 된 것이다.
1999년 세계적인 권위를 인정받는 사이언스 283호는 이러한 현상을 들어 미토콘드리아를 떠오르는 스타라고 불렀다. 떠오르는 스타답게 지난 15년간 미토콘드리아 관련 연구결과 발표는 가파르게 상승하고 있다.
최근에야 이루어진 이런 연구들을 통하여 미토콘드리아는 암, 당뇨병, 염증, 노화를 비롯한 중요한 생명을 담당하는 중추 소기관으로 인식되고 있다. 생명과학연구자들은 오늘도 미토콘드리아가 관할하고 관여하는 생명현상을 밝히는데 매진하고 있다.
그리고 미토콘드리아의 기능을 제어하려는 노력을 기울이고 있다. 아직도 정확한 통로에 대한 세밀한 추가 연구들이 필요하지만 미토콘드리아를 제어하면 사람의 질병을 제어하는 수단을 수립할 수도 있을 것이다.
뿐만 아니라 최근의 미토콘드리아연구는 진핵세포의 기원이나 성의 본질 등 생명과학 분야에 중요한 메시지를 전달하여 주고 있다.
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