KOREAN FOUNDATION FIGHTING BLINDNESS

Why Gene ? - 11) 광수용체 내절에 있는 세포핵 DNA
죠나단	2006/03/05	835
그동안 유전체 사업의 준비로 말미암아, Why Gene 시리즈가 잠시 중단되었습니다. 많은 환우들은, 그 내용이 어렵다고들 말합니다. 무리가 아니지요. 이 연재 기획물에는 망막 전문의 과정 뿐만 아니라, 유전학,분자 생물학, 유기화학, 세포학 등등 어려운 내용들이 마구 마구 튀어 나왔기 때문입니다. 아무리 쉽게 설명하려 하여도 용어 자체가 난해한 까닭으로, 애써 읽어 보려 하다가도 금방 지치고 싫증이 날 수 밖에 없을 것입니다. 따라서 중도에 읽기를 포기한 사람이 많은 것이 어쩌면 당연하지요. 그렇지만 여러분은 알피 질환에 대한 지식이 그만큼은 진보 되었다고 보아야 할 것입니다. 이제 동네 안과 의사보다는, 여러분이 알피에 관해서 만큼은 훨씬 새롭고 수준있는 의학정보를 학습하는 것입니다. 알피에 대한 연구는 2000년대에 들어서야 제대로 된 보고서들이 발표됩니다. 그이유는 1990 년대에 최초로 로돕신이라는 유전자가 발견되었고, 여타 알피 관련 유전자들이 속속 밝혀지기 시작하면서 과학자들은 서서히 알피 질환의 실체에 다가갈 수 있었기 때문입니다. 또한 분자 생물학과 더불어, 과학의 발달로 세포 내부에서 생산되는 단백질의 생/화학적 규명이 가능케 되었습니다. 그러한 이유로 알피에 관한 연구 성과는 최근 십년동안에 엄청난 속도로 진전을 이루어 가고 있습니다. 다시 본론으로 들어가도록 하지요. 전편에서는 광수용체의 외절 (Outer Segment)과 색소상피층 (RPE)층에서의 기능과 상호 대사 작용에 대한 설명이 있었습니다. 또한 이 과정에서 개입되어 나타나는 알피 변이 유전자들을 열거한 바 있었지요. 오늘은 광수용체 내절 ( 그림의 하단 -혹 부위)에서 나타나는 알피 유전자들을 살펴 볼 차례입니다. 지난번 광수용체 외절 속에 존재하는 시각 DISK 원판 (동전)을 기억하시지요 ? 시각 연쇄반응으로 오래 사용되었던 원판은, 광반응및 산화작용으로 손상되어 차츰 밑으로 이동되고 마지막에는 외절 하단부에서 상피층의 포식작용으로 사라지게 됩니다. 그렇다면 외절 위층에서는 새로운 동전들이 만들어져서 그자리를 채워야 합니다. 이 새로운 동전을 만들기 위해서는 로돕신이라는 단백질과 비타민 A 성분의 레티놀, 그리고 인지질인 DHA물질 등이 필요합니다. 그런데 비타민 A와 DHA는 세포가 만드는 것이 아니고, 우리의 음식물 섭취등과 같이 외부로 부터 공급을 받습니다. 이러한 물질들은 맥락막 혈관을 통해서, RPE층으로 공급되고 적절한 형태로 변형되어 광수용체로 전달되는 것입니다. 그러나 로돕신과 같은 단백질은 세포 자체내 에서 합성되는 물질입니다. 바로 광수용체 내절의 세포 핵 DNA 유전자에 의해 세포내에서 합성되도록 지시를 받게 됩니다. 이 세포핵과 단백질 공장이 바로 내절에 존재합니다. 이 곳에는 작업 정보가 들어있는 세포핵 DNA와 생산공장인 리보솜, 포장과 운송 창고인 골지체, 그리고 세포 공장을 가동시키는 에너지 발전소 미토콘드리아 등 주요 시설들이 여기에 모두 위치합니다. 따라서 광수용체 외절은 알피 질환으로 타격을 받게 되지만, 그 원인 물질은 바로 손상된 유전자가 있는 이 세포핵 속에 존재하고 있는 것입니다. 여기서 잠시 학교에서 배운 생물 공부를 해 볼까요...? 유전자 DNA는 A+T, G+C 처럼 염기쌍으로 존재한다는 것은 생물학 시간에 배웠을 것입니다. 이 염기가 세개씩으로 단위 (코돈-Codon)를 이루면 하나의 아미노산을 지정하게 됩니다. 이들 여러 종류의 아미노산 수백개가 연결되어 3차원 입체 구조를 이루는 것이 단백질입니다. 에를들어 DNA 이중의 나선 구조 일부가 아래와 같다고 합시다. G + C A + T ( 단" T "는 전사될 때 "U"로 바뀜) C + G 이것이 가운데가 풀리고 나누어져서 전사될 경우, 좌측 편은 G-A-C 코돈이 만들어 집니다. 이 코돈은 "아스파라긴산" 이라는 아미노산을 가져와 붙이라는 명령어가 되는 셈이어서, 이 정보가 전사되어 세포핵 밖으로 나오면, 이 아미노산을 가져다가 로돕신이라는 단백질의 일부를 구성하게 만듭니다. 예를들어 G-A-C 와 같은 코돈에 돌연변이가 생기면, 엉뚱한 아미노산이 끼어들게 되어, 비정상적인 로돕신 단백질이 나오기 때문에 시각 작용은 엉망이 되어갑니다. 이같은 돌연변이의 종류에는 아래와 같은 여러가지 유형이 있습니다. 만일 G-A-C 코돈의 경우,,,,,,, A 자리에 C 가 들어가서 G-C-C 가 되어버리면, 한자리가 잘못되는 점 돌연변이, 하나가 없어지거나 일부가 아예 빠져버리는 것을 "결실", 여분의 염기 배열이 끼어든 것을 " 삽입" 염개 배열의 순서가 일부 거꾸로 된 것을 " 역립" 이라고 불리워지는 돌연변이들이 생겨납지요. 따라서 지금까지 전편에서 지칭한 모든 알피 유전자들은, 위와같이 세포핵의 DNA에 변이가 생겨서 발병되는 것으로 우리에게는 치명적 알피 증상이 나타납니다. 다시 말하자면, 세포핵 속의 염기 분자 몇개가 바뀌었을 뿐인데, 인체는 제대로 작동하지 못하고 엉뚱한 질환으로 번져가는 것입니다. 마치 납작한 칼국수 모양으로 , 수백 종류의 정확한 아미노산이 모여서 올바른 3차원 구조로 접혀야 ( Folding ), 정상 단백질- 예를들어 시각 작용에 필요한- 로돕신이 되는 것입니다. 우리 유전자가 잘못되어서 엉뚱한 아미노산이 끼어들면, 비정상 단백질이 만들어 지고, 이로인해 기능이 손상되는 세포는 스스로 죽음을 자초합니다. 이것이 세포 사멸 ( Apoptosis ) 입니다. 오늘은 여기에서 마감 합니다. 수고하셨습니다.