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세포는 분열하면서 어떻게 건강한 세포를 골라낼까

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2017년 09월 25일 11:30 프린트하기

표지로 읽는 과학 - 네이처

네이처 제공
네이처 제공
이번 주 ‘네이처’ 표지에는 모세포와 딸세포 간에 정보가 전달되는 과정을 형상화한 그림이 실렸다. 토비어스 메이어 미국 스탠퍼드대 의대 교수팀은 모세포에서 유래한 기억 정보에 의해 딸세포가 다음 단계에서 세포주기를 중단할지, 계속할지 결정되는 과정을 밝혀 ‘네이처’ 21일자에 발표했다.
 
세포의 증식을 조절하는 일은 면역 반응과 조직 손상복구, 건강을 위한 장기의 기능 유지 등에 필수적이다. 증식한 세포들이 체세포 분열을 완료하면 새롭게 생성된 딸세포들 중 일부는 세포 주기의 바로 다음 단계로 들어가게 된다. 그리고 남은 세포들은 휴지기에 접어든다. 이렇게 두 가지 트랙으로 나뉘는 것은 자연적으로 나타나는 현상이지만, 그 원인에 대해서는 밝혀진 바가 없었다.
 
연구진은 인간 세포가 세포 주기의 단계를 이어갈지, 멈출지는 DNA의 합성과 세포 분열을 유도하는 물질인 ‘미토겐(분열인자)’의 기억 정보와 DNA가 손상될 때 나오는 스트레스 신호 간의 경쟁을 통해 결정된다는 사실을 확인했다. 즉 모세포의 DNA 손상이 많을 경우 딸세포는 더 이상 증식을 하지 않고 휴지기에 접어들도록 돼 있다.
 
모세포는 DNA 손상에서 비롯된 ‘p53’ 단백질과 미토겐의 ‘사이클린 D1(CCND1)’의 기억 정보를 전달하는 메신저RNA(mRNA)를 새롭게 생성된 딸세포에 전달하는 것으로 나타났다. CCND1은 세포주기의 진행에 꼭 필요한 단백질로, 성장 신호가 많이 발생할수록 CCND1이 많이 발현되면서 딸세포가 다음 세포주기 단계로 넘어갔다.
 
p53 단백질은 활성화된 세포의 비정상적인 증식이나 돌연변이를 막아 주는 단백질이다. 이런 정보가 복제된 딸세포로 전달되면, p53은 p21 단백질의 생성을 촉진했다. p21이 많이 발현된 딸세포는 휴지기로 접어들었다.
 
메이어 교수는 “이런 과정은 DNA 손상이 적은 세포를 더 많이 선택할 수 있는 시스템”이라며 “이번 연구 결과는 전체적인 세포주기를 조절하는 과정을 이해하는 데도 중요한 단서가 될 것”이라고 말했다.
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