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계속 세포분열이 일어나는데 장기는 어떻게 일정한 크기를 유지할까

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2017년 09월 04일 10:55 프린트하기

표지로 읽는 과학 - 네이처

 

네이처 제공
네이처 제공

이번 주 ‘네이처’ 표지는 초파리의 소장이 장식했다. 생물의 노화된 세포는 줄기세포로 계속 대체된다. 줄기세포는 세포분열을 하면서 여러 개의 체세포로 분화돼 장기의 새로운 부분을 구성한다. 성년이 된 이후 장기의 크기가 일정하게 유지하려면 새로 생성되는 세포와 소실되는 세포의 수가 정교하게 일치해야 한다. 어떻게 이런 일이 가능한 걸까.

 

루시 에린 오브라이언 미국 스탠퍼드대 의대 교수팀은 조직 단위에서 세포의 생성과 소멸이 균형을 유지하는 원리를 밝혀 ‘네이처’ 8월 31일자에 발표했다. 연구진에 따르면 노화된 세포가 떨어져나가고 그 자리에 새로운 세포가 재생되는 동안, 세포 사이에 정보교환이 이뤄져 장기가 일정한 크기를 유지할 수 있는 것으로 나타났다.

 

연구진은 초파리의 소장에서 일어나는 세포의 재생 과정을 관찰했다. 그 결과, 노화된 장세포의 사멸과 관련, 줄기세포의 분화를 조절하는 피드백 메커니즘이 있다는 사실을 발견했다. 건강한 장세포에서는 ‘E-카드헤린’ 단백질이 단백질 분해효소인 롬보이드를 억제해 장세포성장인자(EGFs)의 분비를 막고, 줄기세포의 세포분열이 일어나지 않도록 하는 것으로 나타났다. 그러다 장세포가 노화돼 사멸하면서는 E-카드헤린의 활성도 감소하고, 그 결과 주변 장세포 줄기세포의 EGF 수용체를 활성화시켜 세포 분열을 촉진하는 것으로 나타났다.

 

연구진이 세포의 사멸을 인위적으로 억제하자 E-카드헤린 단백질에 의한 피드백 메커니즘은 세포 분열을 억제했고, 조직 내 일정한 수의 세포를 유지했다. 또 피드백 메커니즘을 억제하자 세포의 사멸과 세포분열에 의한 세포의 증식이 서로 무관하게 일어나면서 소장의 크기가 본래 크기보다 커지거나 작아졌다. 세포의 무분별한 증식은 암으로 이어질 수 있다.

 

오브라이언 교수는 "세포 단위에서 국소적으로 일어나는 정보교환이 조직 수준의 항상성을 유지하고 장기의 크기를 일정하게 유지할 수 있게 한다는 사실을 밝혀낸 결과"라며 "최근 들어 단일세포의 다양한 기능이 새롭게 주목받고 있다"고 밝혔다.

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