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올해 노벨 생리의학상은 세포 내 재활용 시스템이라고도 불리는 오토파지 현상(Autophagy, 자가포식)의 원리를 밝힌 일본 도쿄공업대 오스미 요시노리 명예교수에게 돌아갔다. 2010년 체외수정 기술 개발로 노벨 생리의학상을 수상한 로버트 에드워즈 교수 이후 오랜만의 단독 수상이다.

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 분자 프로테아좀만으로는 설명하기 어려웠던 세포 내 기작까지 속 시원히 밝혀냈다. 당시 아무도 인정해주지 않던 분야였지만 자기 소신과 신념을 바탕으로 꾸준히 연구한 성과가 빛을 발했다.


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.

*라이소좀 - 가수분해효소가 들어 있는 세포 내 소기관. 세포 내에서 불필요한 물질이나 세균 등을 분해한다.

*자가소포체 - 망가진 세포 구성성분이나 필요 없는 단백질 등을 감싸 라이소좀으로 배달시키는 작은 주머니 형태의 기관.