본문 바로가기

반응형

분류 전체보기

면역계의 자동 연쇄 폭탄, '보체 시스템'의 모든 것 (3대 활성화 경로, 옵소닌화, MAC 형성 원리 초정밀 해부) 우리 혈액 속에는 평소에는 조용히 잠자고 있지만, 침입자의 신호가 감지되는 순간 마치 도미노처럼 연쇄적으로 활성화되어 적을 파괴하는 강력한 단백질 군단이 존재합니다. 항체의 작용을 '보완(complement)'하여 면역 반응을 완성시킨다는 의미에서 이름 붙여진 '보체 시스템(Complement System)'이 바로 그 주인공입니다. 이것은 우리 면역계의 가장 오래되고, 가장 자동화된 방어 체계 중 하나입니다. 보체 시스템은 간에서 주로 생성되어 혈액을 순환하는 약 30여 종의 단백질로 구성되어 있습니다. 이들은 평소에는 비활성 상태의 '전구체(zymogen)'로 존재하다가, 세균의 표면이나 항체-항원 복합체와 같은 특정 신호를 만나면, 첫 번째 단백질이 활성화되면서 두 번째 단백질을 자르고, 잘려 활성.. 더보기
면역계의 언어이자 폭풍의 전령, '사이토카인'의 모든 것 (종류, 기능과 '사이토카인 폭풍'의 원리 초정밀 해부) 우리 몸의 면역 시스템은 수조 개의 면역세포로 이루어진 거대한 군대입니다. 이 군대가 침입한 적에 맞서 일사불란하게 움직이려면, 세포와 세포 사이에 빠르고 정확한 의사소통이 필수적입니다. 이때 면역세포들이 사용하는 핵심적인 언어, 즉 작전 지시를 내리고, 지원을 요청하며, 전쟁의 시작과 끝을 알리는 신호 분자가 바로 '사이토카인(Cytokine)'입니다. '세포(cyto)'와 '움직임/일(kine)'의 그리스어 합성어인 사이토카인은, 주로 면역세포가 분비하여 다른 세포의 행동 변화를 유도하는 작은 단백질들의 총칭입니다. 이들은 혈액을 타고 온몸을 도는 호르몬과 달리, 주로 감염이나 염증이 발생한 국소적인 전장에서 단거리 통신용으로 사용됩니다. "염증을 일으켜라!", "T세포는 증식하라!", "바이러스 증.. 더보기
면역계의 정밀 유도 미사일, '항체'의 모든 것 (Y자 구조, 5가지 종류의 기능과 무한에 가까운 다양성의 비밀 초정밀 해부) 우리 몸이 바이러스나 세균과 같은 외부 침입자에 맞서 싸울 때, 무차별적으로 폭격하는 선천면역만으로는 정교한 전쟁을 승리로 이끌 수 없습니다. 전쟁의 승패를 결정짓는 것은 적의 '얼굴'을 정확히 기억하고, 오직 그 적만을 정밀 타격할 수 있는 특수 무기의 유무입니다. 우리 몸의 후천면역 시스템에서 바로 이 '정밀 유도 미사일'의 역할을 수행하는 경이로운 단백질 분자가 바로 '항체(Antibody)' 또는 '면역글로불린(Immunoglobulin, Ig)'입니다. 항체는 B세포가 분화한 '형질세포(Plasma cell)'에서 생산되는 Y자 모양의 단백질입니다. 이들의 가장 놀라운 특징은 '특이성(specificity)'과 '다양성(diversity)'입니다. 우리 몸은 지구상에 존재하는 거의 모든 종류의 .. 더보기
게놈 속의 유목민, '트랜스포존'의 모든 것 (복제-붙여넣기, 잘라내기-붙여넣기 방식과 유전체 진화에 미치는 영향 초정밀 해부) 우리는 DNA를 생명의 모든 정보가 순서대로 기록된, 안정적이고 불변하는 청사진으로 생각해왔습니다. 하지만 이 거대한 설계도 안에는, 정해진 위치 없이 스스로의 의지로 게놈의 이곳저곳을 떠돌아다니는 자유로운 영혼들, 이른바 '점프하는 유전자(Jumping Genes)'가 존재합니다. 이 예측 불가능한 게놈 속 유목민들을 우리는 '트랜스포존(Transposon)' 또는 '전이성 유전인자(Transposable Element)'라고 부릅니다. 놀랍게도, 인간 게놈의 거의 절반(약 45%)이 바로 이 트랜스포존과 그 흔적들로 채워져 있습니다. 이는 단백질을 만드는 유전자(약 1.5%)의 양을 압도하는 수치입니다. 오랫동안 이들은 자신의 복제만을 추구하는 이기적인 기생충, 혹은 아무 의미 없는 '쓰레기 DNA'.. 더보기
생명의 설계도를 지키는 수호자, 'DNA 복구 메커니즘'의 모든 것 (각종 손상 유형과 5대 복구 경로 초정밀 해부) 생명의 모든 정보가 담긴 DNA는 견고한 이중나선 구조를 가지고 있지만, 결코 안전한 금고 속에만 머물러 있지 않습니다. 우리의 DNA는 살아 숨 쉬는 매 순간, 치열한 공격에 시달리고 있습니다. 세포가 에너지를 만드는 과정에서 발생하는 활성산소의 내부 공격부터, 햇빛의 자외선, 음식 속 발암물질, 담배 연기 같은 외부의 적들까지, 하루에 한 개의 세포에서만 최대 100만 건의 DNA 손상이 발생할 수 있다고 추정됩니다. 더불어, 세포가 분열할 때마다 30억 쌍의 염기를 복제하는 과정에서 필연적으로 오타가 발생하기도 합니다. 만약 이처럼 손상된 설계도가 수정되지 않고 그대로 사용되거나 다음 세대 세포로 전달된다면 어떻게 될까요? 잘못된 정보는 돌연변이를 낳고, 돌연변이가 축적되면 세포는 통제 불능의 암세.. 더보기
아군을 공격하는 면역계의 비극, '류마티스 관절염'의 모든 것 (자가면역, 활막 증식, 판누스 형성과 최신 치료법까지 초정밀 해부) 아침에 일어날 때 손가락이 뻣뻣하고 붓는 느낌, 여러 관절이 동시에 쑤시고 아픈 통증. 많은 사람들이 이를 단순한 '관절염'으로 여기지만, 그 이면에는 우리 몸의 방어군대인 면역계가 반란을 일으켜 자기 자신을 공격하는 무서운 '내전(內戰)'이 숨어있을 수 있습니다. 바로 자가면역질환의 대표 주자, '류마티스 관절염(Rheumatoid Arthritis, RA)'입니다. 류마티스 관절염은 뼈와 뼈 사이가 닳아 없어지는 '퇴행성 관절염'과는 근본적으로 다릅니다. 이것은 노화 현상이 아니라, 우리 몸의 면역계가 알 수 없는 이유로 관절을 둘러싼 얇고 부드러운 막인 '활막(Synovium)'을 외부 침입자로 오인하여 총공격을 감행하는 만성 염증성 질환입니다. 이 공격은 관절에만 머무르지 않고, 피부, 눈, 폐,.. 더보기
DNA의 숨겨진 언어, '비암호화 RNA'의 모든 것 (miRNA, lncRNA의 기능과 RNA 간섭 현상 초정밀 해부) 인간 게놈 프로젝트가 완성되었을 때, 과학자들은 거대한 충격에 빠졌습니다. 인간의 유전자 전체를 구성하는 30억 개의 DNA 염기 서열 중, 단백질을 만드는 직접적인 설계도(유전자)로 사용되는 부분은 고작 1.5%에 불과했기 때문입니다. 그렇다면 나머지 98.5%의 광대한 DNA 영역은 아무 기능도 없는 '쓰레기 DNA(Junk DNA)'일까요? 지난 20년간의 연구는 이 '쓰레기' 속에 생명의 복잡성을 조절하는 거대한 보물창고가 숨겨져 있음을 밝혀냈습니다. 그 보물의 정체가 바로 '비암호화 RNA(Non-coding RNA, ncRNA)'입니다. 비암호화 RNA는 DNA로부터 전사되지만, 단백질로 번역되지 않고 RNA 분자 그 자체로 최종적인 기능을 수행하는 모든 RNA를 총칭합니다. 이들은 과거 단백.. 더보기
내면의 24시간 지휘자, '생체 시계'의 모든 것 (마스터 시계, 시계 유전자와 빛이 우리 몸을 조율하는 원리 초정밀 해부) 우리는 왜 밤이 되면 졸리고 아침이 되면 잠에서 깨어날까요? 왜 야식을 먹으면 유난히 살이 잘 찌고, 해외여행 시에는 끔찍한 시차를 겪을까요? 이 모든 현상의 배후에는, 외부의 시계나 알람 없이도 스스로 약 24시간 주기로 생명 현상의 리듬을 만들어내는 우리 몸속의 경이로운 자동 시간 측정 장치, '생체 시계(Biological Clock)'가 존재합니다. 이 생체 시계가 만들어내는 약 24시간의 생체 리듬을 '서캐디언 리듬(Circadian Rhythm)'이라고 합니다. '대략(circa)'과 '하루(diem)'의 라틴어 합성어인 이 이름처럼, 우리 몸은 지구의 24시간 자전 주기에 맞춰 수면과 각성, 호르몬 분비, 체온, 소화, 대사 등 거의 모든 생리 현상을 능동적으로 조절합니다. 이 리듬은 단순히.. 더보기
생명의 중심 원리, 'DNA 복제, 전사, 번역'의 모든 것 (DNA에서 단백질까지, 정보가 흐르는 전 과정 초정밀 해부) 우리 몸을 구성하는 수십조 개의 세포, 그 안에 담긴 생명의 모든 비밀은 단 네 개의 알파벳(A, T, C, G)으로 기록된 한 권의 위대한 책, 바로 'DNA(Deoxyribonucleic Acid)' 속에 암호화되어 있습니다. 이 DNA라는 원본 설계도는 세포의 핵이라는 가장 안전한 도서관에 보관되어, 우리가 어떤 단백질을 만들고, 어떻게 성장하며, 어떻게 기능해야 하는지에 대한 모든 정보를 담고 있습니다. 그렇다면 이 정적인 정보는 어떻게 살아 움직이는 생명 현상으로 발현되는 것일까요? 그 해답은 분자생물학의 가장 위대한 발견이자 핵심 원리인 '중심 원리(Central Dogma)'에 있습니다. 중심 원리가 설명하는 생명 정보의 흐름은 세 가지 장엄한 과정으로 이루어집니다. 첫째, 세포가 분열할 때.. 더보기

반응형