안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 단백질 접힘 과정에서 샤페론의 역할은 무엇인가요?
안녕하세요."샤페론(chaperone)"은 단백질이 올바르게 접히도록 도와주는 보조 단백질로, 단백질의 기능적 3차 구조가 형성되는 과정에서 매우 중요한 역할을 합니다. 단백질이 합성될 때, 1차 아미노산 서열은 자동으로 3차원 구조를 형성해야 하는데요, 하지만 세포 내에서는 다음과 같은 요인 때문에 오접힘(misfolding)이 발생할 가능성이 큽니다. 예를 들어서 세포 내 단백질 농도가 높아서 비정상적인 응집이 가능하며, 열, 산화 스트레스 등 외부 환경 변화로 인해 단백질 변성이 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하기 위해 샤페론 단백질이 작용하는데요, 일부 샤페론은 새롭게 합성된 폴리펩타이드가 올바르게 접히도록 돕는 역할을 합니다. 예를 들어서 Hsp70(Heat Shock Protein 70)은 막 형성되지 않은 단백질에 결합하여 잘못된 접힘을 방지하고 올바른 구조를 형성할 시간을 줍니다. 또한 심각하게 오접힌 단백질은 되돌릴 수 없기 때문에, 샤페론은 이를 분해 시스템(예: 유비퀴틴-프로테아좀 경로)으로 보내어 제거하도록 합니다. 하지만 만약 단백질이 올바르게 접히지 못하면 단백질 응집(aggregation)이 일어나거나, 비정상적인 기능을 가진 단백질이 세포 내에서 축적될 수 있습니다. 이로 인해 다양한 질병이 발생할 수 있습니다. 예를 들어서 알츠하이머병의 경우 β-아밀로이드 단백질(Aβ)이 정상적으로 접히지 못하고 응집하여 플라크(plaque)를 형성하여 신경세포를 손상시킨 경우입니다.
Q. 동물탄저와 식물탄저는 일으키는 균이 다르다는데 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 사람과 동물에 피해를 주는 탄저병은 세균(박테리아)에 의하여 발생되는 병이며, 이는 식물에 병을 일으키지 않고, 식물에 나타나는 탄저병은 곰팡이가 일으키는 병입니다. 탄저(炭疽)라는 이름은 병의 증상이 검게 움푹 들어가기 때문에 지어졌으며, 영명으로는 까맣게 썩기 때문에 ‘석탄’을 뜻하는 그리스어 ‘anthrakis’에서 유래했습니다. 탄저병균에 감염된 사람은 처음에는 고열과 기침 등 감기 증세를 보이다 호흡 곤란과 오한으로 진행된 뒤 심할 경우 혼수상태와 정신착란증을 일으키며, 병원균이 환자의 가슴까지 침투하면 조직 세포를 파괴하는 독소가 생성돼 발병 1~2일 만에 사망할 수 있습니다. 인간의 그것처럼 치명적이진 않지만 식물에도 탄저병이 있는데요, 식물의 탄저병은 인간의 탄저병과는 달리 콜레토트리쿰(gnus Colletotrichum)이란 곰팡이에 의해 일어납니. 우리 밥상에 올라오는 대부분의 식물이 그 병원균에 의해 피해를 입는다. 식물 탄저병균은 잎, 줄기, 과일, 꽃 등 부위를 가리지 않고 파괴하며, 우리나라 음식에 빼놓을 수 없는 양념 채소인 고추, 여름철 과일인 수박 등 가지과와 박과 작물에서 특히 심하다고 볼 수 있습니다. 가장 피해가 심한 작물 중 하나인 박과류 열매에서 그 증상을 살펴보면, 탄저병에 걸린 식물은 열매 껍질에 암갈색의 작은 반점이 생겼다가 그것이 차츰 명확해지면서 원형으로 넓어져 가운데가 움푹하게 꺼집니다. 즉 동물과 식물에서 나타나는 탄저병의 원인은 다르지만 그 현상이 유사하기 때문에 탄저병이라고 불린다고 보시면 되겠습니다.
Q. 식물이 녹색 계통이 많은 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 대부분의 식물의 경우는 초록색을 띠는 경우가 많은데요, 이는 식물이 가지고 있는 특별한 세포소기관인 '엽록체'와 관련이 있다고 보시면 됩니다. 우선 엽록체란 움직이지 못하는 식물이 스스로 양분을 합성하기 위해 사용하는 세포소기관인데요, 대기 중의 이산화탄소와 뿌리로부터 흡수한 물을 엽록체에서 합성하여 포도당이라는 양분이 형성됩니다. 이때 엽록체에서 빛을 흡수하는 색소인 엽록소가 초록색 이외의 파장의 빛을 흡수하고, 초록색 부근의 파장의 빛은 반사하기 때문에 우리 눈에 대부분의 식물이 초록색으로 보이는 것입니다.
Q. 동물들 중에는 겨울이 되면 겨울잠을 자는
안녕하세요.겨울철은 날씨가 추워지면서 동물들이 먹잇감을 구하기 어려운 시기인데요, 이때 겨울동안 먹이를 찾을 수 없는 동물들의 경우 사용하는 에너지를 최소화하기 위해서 겨울잠을 자는 것입니다. 또한 스스로 체온을 조절할 수 있는 능력이 없는 동물, 즉 외온동물들은 잠을 자게 되는데요, 이때 잠은 단순히 평소에 자는 잠과는 완전히 다르다고 보시면 됩니다. 겨울잠에 든 동물의 뇌파와 잠을 잘 때의 뇌파는 다른데요, 겨울잠을 자고 난 뇌파는 수면 부족 상태를 띤다고 합니다. 겨울잠을 자는 동물들이 많은데요, 대표적으로 겨울잠을 자는 동물 중 하나인 곰의 경우 얕은 수면 상태로 가을철에 저장해두었던 지방을 소모하면서 지내며, 겨울동안에 움직임을 최소화하면서 에너지 소모를 줄이기 위해서 겨울잠을 자는 것입니다. 다음으로는 개구리가 있는데요, 개구리는 몸의 기능을 정지시킨 상태로 겨울잠을 자는데요, 개구리의 몸 속에는 파이브리노젠이라는 부동액 성분이 있으므로, 몸이 얼지 않으면서 최소한의 생명 유지가 가능한 것입니다.
Q. 사람의 손발톱과 머리카락은 중간중간
안녕하세요. 사람의 손발톱과 머리카락은 계속해서 자라는 반면, 눈썹이나 속눈썹, 체모(팔·다리 털 등)는 일정한 길이 이상으로 자라지 않는 이유는 "성장 주기(Growth Cycle)"의 차이 때문이라고 생각하시면 됩니다. 모발(머리카락)과 체모(눈썹, 속눈썹 등)는 각기 다른 생장기(Anagen phase)를 가지는데, 이 기간이 길수록 더 오래 자라고, 짧을수록 일정 길이에서 멈춥니다. 우리 몸의 털은 각각 생장기가 다른데요, 머리카락은 평균적으로 3년을 자라지만 눈썹은 1년 정도 자라면 끝입니다. 그렇기 때문에 길이도 약 7~11㎜에 그치며, 눈썹이 머리카락보다 짧은 것도 이러한 이유 때문이라고 보시면 됩니다.