[생리의학] 1994년 – G―단백질의 발견과 세포 내 신호전달 체계에서의 기능 연구(앨프리드 굿맨 길먼, 마틴 로드벨)

1994gilman_medicine

  • 1941 ~
    앨프리드 굿맨 길먼

    Alfred Goodman Gilman

    미국의 약리학자. 예일 대학교에서 공부하였으며, 1969년에 오하이오 주 클리블랜드에 있는 케이스웨스턴 리저브 대학교에서 박사학위를 취득하였다. 1969년부터 1971년까지 국립보건원에서 박사후과정을 이수하였다. 1971년에 버지니아 대학교 교수가 되었으며, 1981년부터는 댈러스에 있는 텍사스 대학교 약리학 교수 및 학과장으로 재직하였다. 1986년에 국립 과학아카데미 회원이 되었다.

  • 1994rodbell_medicine
    1925 ~ 1998
    마틴 로드벨

    Martin Rodbell

    미국의 환경의학자. 존스홉킨스 대학교에서 생물학을 공부하였으며, 1954년에 워싱턴 대학교에서 생화학으로 박사학위를 취득하였다. 1954년부터 1956년까지 일리노이 대학교에서 박사후과정을 이수하였다. 1956년에 국립보건원에 들어가 연구하였다. 1985년에 국립 환경의학연구소 소장이 되었다. 세포막을 거치는 신호 전달을 연구하여 G 단백질을 발견하였다.

수상 업적

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1994 was awarded jointly to Alfred G. Gilman and Martin Rodbell “for their discovery of G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells”

1994년 노벨 생리의학상은 “G-단백질의 발견과 세포 내 신호전달 체계에서의 기능 연구”로 앨프리드 길먼과 마틴 로드벨에게 공동 수여되었습니다.

수상 추천문

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.
자동차, 텔레비전처럼 복잡한 기계가 고장이 나서 종종 작동을 멈춘다고 해도 우리는 이상하게 생각하지 않습니다. 오히려 이런 복잡한 기계들이 항상 아무 고장없이 작동한다면 오히려 이것을 이상하게 생각할 것입니다. 하물며 우리가 알고 있는 가장 복잡한 기계인 인간의 몸이 가끔씩 고장이 나고 그래서 병을 앓게 되는 것 역시 그리 놀랄 만한 일이 아닙니다. 우리 몸은 수천, 수십억의 개별적인 단위 조직으로 이루어져 있고, 이들이 서로 나무블록과도 같이 완벽한 협력 관계를 유지해야만 모든 상황에 무난히 대처할 수 있습니다. 이는 우리 신체 내에 매우 정교한 교신 체계가 필요하다는 것을 의미합니다. 세포는 호르몬이라는 물질을 이용하여 다른 세포들과 화학신호를 주고받는다고 알려져 있습니다. 그러나 효과적인 교신은 올바른 신호를 보내고, 그 신호들을 정확하게 수용하여, 적합한 형태의 반응이 일어날 때만 가능합니다.
세포를 둘러싼 얇은 막은 세포 내부와 외부를 효과적으로 분리합니다. 그러나 세포 외부의 화학신호는 이 막을 넘어 어떻게든 세포 내부를 변화시킬 수 있어야 합니다. 그렇게 되어야 세포, 나아가 전체 생명체에 필요한 변화를 이끌어 낼 수 있습니다. 앨프리드 길먼 교수님과 마틴 로드벨 박사님은 바로 이런 세포 간의 교신에 관해 연구하였습니다.
마틴 로드벨 박사님과 그의 연구진은 약 25년 전부터 호르몬이라고 하는 화학신호가 세포막 외부 표면에 결합함으로써 내부 변화를 유도하는 기전에 대해 연구하기 시작했습니다. 그들은 세포막을 거치는 신호 전달을 세 단계로 설명하였습니다. 그 첫째 단계는 세포가 몸의 다른 부위로부터 전달된 화학신호를 인식하는 단계입니다. 로드벨 박사님은 이것을 ‘판별기’라고 불렀습니다. 마지막 단계는 신호전달 체계의 ‘증폭기’로서 인식된 신호를 세포 내부에 어떤 변화를 일으킬 수 있는 강한 신호로 증폭시키는 단계입니다. 로드벨 박사님의 가장 눈부신 업적은 바로 이 두 단계 사이에 어떤 ‘스위치’가 존재한다는 것을 밝힌 것입니다. 그는 이 스위치를 ‘변환기`’라고 불렀으며, 이는 구아노신 트리포스페이트`guanosine triphosphate와 같은 높은 에너지를 가진 물질에 의해 작동될 수 있었습니다. G 단백질에서 G라는 글자는 바로 이 구아노신 트리포스페이트의 G를 의미합니다.
앨프리드 길먼 교수님은 로드벨 박사님의 뒤를 이어 계속 연구하였습니다. 박사님들은 유전학과 생화학의 연구 기법을 조합하면서 많은 노력을 한 결과, 세포막의 여러 부위에서 G 단백질을 분리해 낼 수 있었습니다. 그리고 이 단백질의 작용에 대해 연구한 결과, G 단백질은 마치 시한 스위치처럼 작용하며 따라서 일정 시간만 신호를 전달할 수 있다는 것을 발견하였습니다. 우리는 이 G 단백질을 작은 기계 ‘부품’에 비유할 수 있습니다. 이 ‘부품’은 전화기에 꽂으면 통화를 가능하게 하고, 전등에 꽂으면 불을 켜고 끌 수 있게 하며, 전기 전열기나 커튼 등에도 사용이 가능한 그런 부품입니다. 즉 그 ‘부품’을 어디에 연결하여 썼느냐에 따라 다양한 적용이 가능하다는 뜻입니다.
오늘날 우리는 신호전달 체계의 모든 요소들, 즉 판별기, 스위치, 증폭기가 다양하게 존재하고 있음을 알고 있습니다. 모든 세포들은 각자 독특한 신호전달 체계와 그에 맞는 요소들이 있습니다. 따라서 이들은 외부의 신호를 각자 독특한 방법으로 받아들이게 되며 이에 따라 개별적으로 반응합니다. 다시 말해, 각 세포들이 몸에서 일어나는 무수히 많은 신호들 중에서 무엇을 인식할 것인지, 그리고 그 신호를 어떤 방법으로 얼마나 길게 전달할 것인지를 결정하는 방법이 모두 다르다는 것입니다. 따라서 세포 내부의 어떤 기관이 작동할 것인지 또는 멈출 것인지도 모두 다르게 나타나게 됩니다. 우리가 노벨 연회장의 다양한 ‘노벨 파르페 아이스크림’을 눈으로 볼 때, 망막에 존재하는 다양한 G 단백질들은 서로 협력하여 그 색깔, 빛, 그리고 그림자의 감각을 전달합니다. 음식의 향은 우리의 코에 있는 다른 G 단백질들을 활성화시킵니다. 그리고 파르페의 맛은 혀에 존재하는 또 다른 G 단백질들을 활성화시킵니다. 그리고 최종적으로 이 모든 감각을 통해 얻은 느낌이 뇌에서 분석•통합되는 과정에도 또 다른 많은 G 단백질들이 핵심적인 기능을 할 것입니다.
앨프리드 길먼 교수님과 마틴 로드벨 박사님의 발견으로 우리는 모든 생명체의 특징이자 선행 요구 조건인 무수한 다양성을 더 이해할 수 있게 되었습니다. 뿐만 아니라 왜 우리 몸이 때때로 제대로 기능하지 못하고 병에 걸리는지에 대해서도 알게 되었습니다. 콜레라에 걸려 심한 설사를 하는 이유는 소장에 존재하는 G 단백질의 기능 변화 때문입니다. 그 외에 다른 질병에서도 G 단백질의 변질을 관찰할 수 있습니다. 이와 같이 질병의 원인에 대해 좀 더 많은 것을 알게 된다면 앞으로 병의 치료는 훨씬 수월할 것으로 기대됩니다.
앨프리드 길먼 박사님, 마틴 로드벨 박사님.
저는 이 자리에서, 박사님들의 연구 결과가 생명의학계에 끼친 많은 영향들에 대해 설명하였습니다. 그리고 두 분께 카롤린스카 연구소 노벨위원회의 따뜻한 축하의 말씀을 전하게 된 것을 무한한 영광이자 즐거움으로 생각합니다. 이제 앞으로 나오셔서 국왕 전하로부터 올해의 노벨 생리•의학상을 받으시기 바랍니다.

왕립 카롤린스카 연구소 노벨 생리•의학위원회 베르틸 프레드홀름