노벨 생리의학상 수상자로 선정된 제프리 C. 홀(왼쪽부터), 마이클 로스바쉬, 마이클 영 교수.올해 노벨 생리의학상 수상자로 미국의 제프리 C. 홀, 마이클 로스바쉬 브랜다이스대 교수와 마이클 영 록펠러대 교수가 선정됐다.
세 수상자는 초파리 연구 등을 통해 살아있는 생물엔 24시간 주기, 즉 일주기(日週期)에 맞춰 생체리듬(circadian rhythm)을 최적화하는 생체시계를 통제하는 유전자 수준의 분자 메커니즘을 발견한 공로를 인정받았다.
홀과 로즈바쉬 교수는 초파리에서 생체리듬을 조절하는 유전자를 분리해 이 유전자가 밤 동안 세포에 축적되는 PER 단백질을 암호화하고 낮에 분해된다는 것을 밝혀냈다. PER 단백질 수준은 24시간 주기, 즉 생체리듬에 맞춰 변한다. PER 단백질은 세포의 핵에 축적돼 생체리듬의 기초가 된다.
영 교수는 1994년 정상적인 24시간 리듬에 필요한 TIM 단백질을 암호화하는 시간을 초월한 두 번째 시계 유전자를 발견했다. 그는 TIM이 PER에 결합할 때 두 단백질이 세포핵에 들어가 일주기 유전자 활동을 차단할 수 있음을 보여줬다.
노벨상위원회는 “이들의 연구로 생체시계가 행동, 호르몬 수치, 수면주기, 헐압·체온 및 신진대사와 같은 중요 기능을 조절한다는 사실이 정밀하게 밝혀졌다”고 설명했다.
살아있는 생물은 오랜 인류와 지구 역사를 통해 선천적으로 하루 길이에 대한 감각을 갖고 있다. 생체시계와 생체리듬에 주도적 역할을 해온 것은 태양이다. 식물은 햇빛에서 광합성 에너지를 얻고, 동물은 최적의 시간에 깨어서 활동한다. 인체의 일주기 리듬은 아침과 낮 동안에 체온이 올라가면서 전반적인 각성 수준을 변화시킨다.
생체시계는 우리의 복잡한 생리의 여러 측면에 관련돼 있다. 인간을 포함한 모든 다세포 유기체가 24시간 리듬을 조절하는 유사한 메커니즘을 이용한다. 우리 유전자의 상당 부분은 생물학적 시계에 의해 조절되며, 결과적으로 신중히 보정된 일주기 리듬은 우리의 생리를 하루의 여러 단계에 적응시킨다.
외부 환경과 생체시계 사이에 일시적인 불일치가 있을 때, 예를 들어 오랜 시간 비행기를 타고 여행할 때 시차로 인한 피로감을 느끼게 된다. 밤낮이 계속 바뀐 생활을 하거나 불규칙한 주야간 교대근무 등으로 삶의 방식과 생체시계가 지시한 생체리듬 사이에 만성적인 불일치가 계속되면 이런 피로가 만성화돼 다양한 질병 위험이 증가한다.
노벨상위원회는 “세 수상자의 중대한 발견 이후 일주기 생물학은 우리의 건강과 복지에 영향을 주는 광범위하고 역동적인 연구 분야로 발전했다”고 평가했다.
