올해 노벨생리의학상은 생체 리듬을 통제하는 분자구조를 발견한 미국 과학자 3명에게 돌아갔다.

스웨덴 카릴린스카의대 노벨위원회는 2일(현지시간) 제프리 C 홀 메인 대학 교수(72), 마이클 로스바시 브랜다이스 대학 교수(73), 마이클 영 록펠러 대학 교수(68) 등 3명을 2017년 노벨생리의학상 공동 수상자로 선정했다고 발표했다.

노벨위원회는 보도자료에서 “인간을 포함한 생물체 내부에 하루의 규칙적 리듬에 적응하도록 도와주는 생체시계가 있다는 것은 오랫동안 알려져 있었지만 이들 과학자 3명은 이 생체시계가 어떻게 작동하는지를 설명해냈다”며 “이들의 발견은 동식물과 인간이 생체리듬에 어떻게 적응해 이 리듬이 지구의 진화와 일치되도록 하는지를 설명해준다”고 밝혔다.

이들은 초파리를 이용해 일상의 생체리듬을 통제하는 유전자를 분리해냈다. 이 유전자는 밤에는 세포에 쌓였다가 낮에는 줄어드는 단백질을 내포하고 있었다. 이는 세포 안에서 스스로 돌아가는 ‘시계태엽’ 장치를 지배하는 구조를 드러냈다.

노벨위원회는 “인간을 비롯해 다른 다세포 생물의 세포에서도 같은 원칙에 의해 작동되는 생체시계가 있다는 걸 알 수 있다”고 설명했다.

생체시계는 우리 몸의 행동, 호르몬 수위, 수면, 체온과 신진대사 같은 중요한 기능을 조절한다.

만약 외부 환경과 이런 내부 생체시계가 잠깐이라도 불일치하면 삶의 질에 큰 영향을 미친다. 그러나 우리 몸의 생체시계는 갑자기 일상이 극적으로 달라지더라도 생물학적 기능과 작용을 고도로 정밀하게 적응시킨다.

노벨위원회는 2일 “세 명의 수상자가 초파리를 이용해 생체리듬을 조절하는 유전자를 분리한 뒤 이 유전자가 밤 동안 세포에 축적된 단백질을 어떻게 암호화하고 낮 동안 어떻게 분해하는지를 증명했다”고 설명했다. 영 교수와 홀 교수, 로스배시 교수는 생체시계가 인간의 행동, 호르몬 주기, 잠, 체온, 신진대사 등을 통제한다는 것도 밝혔다. 생체시계가 식물, 동물 등에서 똑같은 원리로 작동한다는 사실도 확인했다.

인간은 몸속 생체시계로 낮과 밤에 적응한다. 외부 환경과 체내 생체시계 사이에 조화가 깨지면 건강에 문제가 생길 위험이 크다. 시간대가 다른 나라를 여행할 때 시차 부적응을 경험하는 이유다. 세 교수는 1980년대 초반부터 분자생물학에 기반해 생체리듬을 연구했다. 초파리를 활용해 기간, 시간 등에 관한 유전자가 변형되면 생체주기가 길어지거나 짧아진다는 사실을 규명했다.

생체시계 연구 결과는 각종 질환의 원인을 파악하고 항암제 치료효과를 극대화하는데 활용되고 있다.

노지훈 서울아산병원 신경과 교수는 “하루를 기반으로 하는 주기성 리듬은 개별 장기에서도 관찰된다”며 “이 같은 리듬이 손상되면 수면장애뿐 아니라 심혈관 질환, 당뇨 등 대사질환, 치매 등 퇴행성 질환, 종양성 질환 등이 증가할 수 있다”고 했다. 교대근무 등으로 밤에 일하는 야간 근무자는 퇴행성 질환 등의 위험이 높아진다는 설명이다. 노 교수는 “약제가 가장 효과적으로 반응하는 시점을 파악해 항암제를 투여하는 등 생체리듬을 치료에 적용하는 연구도 이뤄지고 있다”고 덧붙였다.

올해 노벨상 상금은 900만크로나(약 12억6700만원)다. 세 명의 교수가 나눠 받는다. 시상식은 오는 12월10일 열린다.