[생리학•의학] 2016년 – 오토파지의 메커니즘 발견

오스미 요시노리(Yoshinori Ohsumi)

Yoshinori Ohsumi

출생: 1945년 2월 9일, 일본, 후쿠오카
수상 당시 소속: 일본, 도쿄, 도쿄 공업대학
 

생애

오스미 요시노리는 일본 후쿠오카 태생이고, 도쿄대에 입학하여 1974년 박사학위를 받았다. 뉴욕 록펠러 대학에서 몇 년을 수학한 후 도쿄대로 복귀했다. 1996년에는 오카자키의 기초생물연구원으로 이적했으며 동시에 하야마의 종합연구대학원대학(소켄다이)과 도쿄 공업대학에도 소속되어 연구를 진행하였다. 오스미 요시노리는 동료 연구자인 오스미 마리코(Ohsumi Mariko)와 결혼했다.

업적

우리 세포 내의 리소좀은 세포의 구성성분을 처리하여 재활용한다. 그 처리 과정 대부분은 오스미 요시노리가 이스트를 이용하여 수행한 역사적인 실험을 거쳐 ‘오토파지(autophagy, 자가포식작용)’라는 메커니즘을 포착하고, 그 작동에 중요한 유전자를 밝혀낸 1990년대 초가 되어서야 알려지게 되었다. 오스미의 발견은 영양실조와 감염, 특정 유전적∙신경학적 질병과 암을 관리하는 세포 능력에 관한 이해의 초석을 마련하였다.

<시상식 연설>

국왕 폐하, 왕실가족 여러분, 존경하는 노벨상 수상자 여러분, 그리고 신사숙녀 여러분

오늘 우리는 올해 노벨상 시상식을 위해, 1926년 건립된 스웨덴의 건축학적 걸작인 스톡홀름 콘서트홀에 모였습니다. 이 콘서트홀은 수 십 년간 사용되었지만, 보수와 유지 과정을 거쳐 여전히 훌륭한 모양새를 갖추고 있습니다. 오늘도 역시 흠 하나 없이 말끔해 보입니다. 과거에 이곳에 온 분들이 남기고 간 소모품들은 모두 수거되어 재활용되고 있을 것입니다. 매일 이렇게 관리를 하는 것이 당연해 보이지만, 만약 지난 90년간 수리되거나 청소되지 않았다면 분명 지금 이 콘서트홀은 전혀 다른 모습일 것입니다. 우리 몸도 마찬가지입니다. 우리의 세포는 끊임없이 결함이 있는 세포를 교체하고 노폐물을 제거해 나갑니다. 올해 노벨 생리의학상은 신체 기능을 정상적으로 수행하고 새로운 환경에 적응하기 위해, 세포가 어떻게 내부를 관리하고 구성요소를 재활용하는지에 관한 연구입니다.

세포의 분해 기관인 리소좀은 1955년 초 벨기에의 과학자인 크리스티앙 드뒤브(Christian de Duve)의 생화학적 분석에 의해 발견되었고, 이 발견으로 그는 1974년 생리의학상을 받았습니다. 리소좀의 발견 직후 여러 과학자들은 전자 현미경 관찰을 통해 리소좀이 유핵세포를 가진 모든 생물체에 존재하고 있음을 확인하였습니다. 또한 리소좀이 분열의 다양한 단계에 있는 정상적인 세포의 구성요소로 가득 차는 경우가 있음을 발견했습니다. 놀라운 점은 세포가 자신의 구성요소 중 일부를 분해할 수 있는 것처럼 보였다는 사실입니다. 1963년 크리스티앙 드뒤브는 이 과정을 자가포식작용(self-eating)을 의미하는 오토파지로 명명했습니다. 그 후 수 십 년간 오토파지의 이해에 상당한 진보가 이루어졌지만, 근본적 질문 – 오토파지가 정상적인 세포 기능에 필수적인가? 그렇다면 오토파지는 어떻게 조절되는가? 오토파지가 인간의 질병에 중요한가? – 에 대한 질문은 아직 남아있는 상태입니다.

오스미 요시노리 교수는 40대 초반에, 새로운 중대한 과학적 진보를 위해 노력을 기울였고, 1980년대 후반에 마침내, 전혀 새로운 영역인 세포 분해 과정 연구에 착수하기로 결심했습니다. 오스미 교수는 분해가 세포 안에서 새로운 구성성분의 생산만큼 중요한 과정이 될 것이라 예상했습니다. 그가 연구를 위해 사용한 재료는 제빵에 일반적으로 사용되는 이스트입니다. 이스트는 단세포 진행생물이자 유핵 유기체로, 인간 세포에서도 발견되는 근본적 과정의 이해를 위한 모델 시스템으로 사용 가능하기 때문입니다. 오스미 교수는 뛰어난 실험 전략을 사용하여 오토파지가 이스트에서 실제로 발생함을 보여주었고, 그 후 여러 획기적인 연구를 통해 오토파지를 조절하는데 핵심적인 여러 유전자를 발견하였습니다. 더 나아가 그는 지속적으로 전혀 예측하지 못했던 새로운 생화학적 메커니즘을 발견했습니다. 그리고 오토파지를 통제하는 세포 기계가, 유핵세포를 가진 모든 생물체에서 발견되고 보전되고 있다는 점도 밝혔습니다.

오토파지의 분자기계 발견은 오스미 교수의 전 연구분야에 큰 혁명을 일으켰습니다. 오늘날 우리는 오토파지가 세포의 정상적 작동 과정에 매우 중요하다는 사실을 알고 있습니다. 예를 들어 오토파지는 단식과 굶주림에 우리의 신진대사 과정을 적응시킬 때 매우 핵심적인 역할을 합니다. 이에 문제가 발생하면, 당뇨, 암, 감염, 신경계의 심각한 장애 등 다양한 질병이 발생할 수 있습니다. 오스미 교수의 중대한 발견 덕분에 우리는 오토파지가 여러 생물학적 과정에서 핵심적 역할을 하고 있음을 알게 되었습니다.

오스미 교수님,

귀하의 획기적인 연구로, 오랫동안 풀지 못했던 생물학의 숙제를 해결하였고, 우리 세포가 그 구성요소를 어떻게 재활용하고 질병에 대항하는지 관한 메커니즘을 발견하게 되었습니다. 귀하는 값진 실험을 거쳐 생물학의 새로운 지평을 열었습니다. 카롤린스카 연구소의 노벨위원회를 대표하여 축하의 말씀을 전합니다. 이제 국왕께서 노벨상을 수여하시겠습니다.