사용자:Zinget/연습장
오토파지(자가소화작용(Autophagy) 또는 autophagocytosis)( 그리스어 auto-,"자신의" phagein,"먹다")는 조절과정에서 불필요하거나 기능하지 않는 세포 구성성분을 자연적으로 분해하는 파괴 기제이다.[1]
오토파지는 세포 구성 요소의 파괴와 재활용에 질서를 제공한다.[1] 이 과정 동안, 대상 세포질 구성 성분은 세포내의 다른 성분들과는 격리되어 이중막에 둘러싸이는데, 이를 자가소화체라 한다. 자가소화체는 그 이후 라이소좀과 융합하고 내용물들은 분해되어 재활용된다.[2] 세 가지 형태의 자가소화작용(autophagy)이 일반적으로 언급된다 : 거대자가포식(macroautophagy), 미세자가포식(microautophagy), 그리고 샤프론(chaperone)매개 자가포식이 있다.[3] 질병과 관련하여, 오토파지는 스트레스에 대한 적응 반응으로 생존을 증진시키는 것이 관찰됐는데, 반면에 다른 경우에는 세포의 사멸과 질병을 증진시키는 것으로 보인다.[2] 극단적인 기아의 경우, 세포 구성성분의 파괴는 세포 에너지 수준을 낮추어 유지함으로써 세포 생존에 도움을 준다.
이름"autophagy"는 벨기에 생화학자 크리스티앙 드 뒤브 에 의해 1963 년에 명명되었다.[4] 1990년대부터 오스미 요시노리 에 의해 자가소화작용의 작용기작과 중요성이 설명되기 시작했고, 이를 통해 2016 년 노벨상 생리의학상 을 수상했다.[5]
오토파지와 암발달의 관계[편집]
오토파지는 손상된 세포를 분해하여 암세포가 생기는 것을 막을 수도 있지만, 이상 세포가 세포사멸을 회피하게 하여 잠재적으로 암세포의 성장에 기여할 수도 있다. 현재 많은 연구들이 진행되었지만 오토파지가 종양촉진인자인지 종양억제인자인지 명확하게 결론내리긴 어렵다. 왜냐하면 암세포의 종류에 따라 오토파지가 어떤 기능을 나타내는지 다르며, 같은 계통의 암세포라도 세포사멸, 암발달 관련 유전자의 차이가 존재한다면 오토파지의 작용도 상이하게 나타나기 때문이다.
종양촉진인자(tumor promoter)로서의 오토파지[편집]
오토파지는 세포생존(cell survival)에 많은 부분 기여를 한다. 이 때문에 오토파지는 종양형성 초기에 세포가 죽지 않고 지속적인 생존이 가능하도록 도울 수 있다. 정상세포가 암세포로 분화되면서 저산소 환경과 영양분 부족 환경에 처하게 된다. 물질이 결핍됨에 따라 나타나는 스트레스가 심해지면 세포는 회생의 가능성이 낮다고 판단할 때 세포자살(Apoptosis) 경로를 촉진한다. 이 때 오토파지는 ATP를 재생시켜 지속적인 에너지를 공급하고 여러 세포생존경로를 유지하게 하여 암발달 과정에 안정성 부여한다. 결과적으로 증대된 생존의 안정성으로 세포자살 경로가 억제되어 종양생성을 촉진하게 된다.방광암종(bladder carcinoma)를 포함한 여러 암종의 경우, 자가소화포(autophagosome) 을 형성하는데 필수적인 기능을 담당하는 Atg5/7 유전자가 결여되었을 때, 암 성장이 감소된다는 보고가 된 바 있다.[1] 이밖에도 췌장암에서는 오토파지에 결함이 생기면서 세포가 암발달로 인한 스트레스나 손상이 증가되어 P53이 축적되어 세포자살경로가 촉진된다는 연구 결과가 발표되었다.[2]
종양억제인자(tumor suppressor)로서의 오토파지[편집]
세포 내에서는 미토콘드리아의 손상, 활성산소 (Reactive oxygen species, ROS)발생 등 여러 가지 위험요소가 종종 나타난다. 이런 위험요소는 DNA나 단백질에 손상을 초래하여 세포의 비정상적인 분열을 통해 종양을 발생시킬 수 있는데 오토파지는 이러한 물질을 제거하여 종양생성을 막을 수 있다. 이러한 오토파지의 순기능은 암환자들에게도 적용될 수 있다. 암에 걸린 50%이상의 환자들은 공통적으로 p53에 결함이 생겨있다. p53은 ‘게놈의 수호자’라는 특별한 이름이 붙여질 만큼 종양을 억제하는데 핵심적인 기능을 담당하는 중요한 유전자이다. 과한 스트레스와 손상으로 회생이 불능한 세포는 p53에 의해 세포자살이 촉진되는데 p53에 결함이 생기면 이런 스트레스와 손상에 속수무책으로 당할 수밖에 없다. 이때 오토파지가 세포의 스트레스와 손상을 줄여 종양억제인자로 작용할 수 있다는 연구가 발표되었다.
p53이 결함된 암세포에서 오토파지가 망가진 경우는 정상일때보다 암발달이 급격히 빨라진 것을 볼 수 있다.Atg7은 오토파지가 일어나기위해 필요한 유전자로서 +/+는 상동염색체에 두 유전자 모두 정상적으로 존재한다는 뜻이며 -/-는 상동염색체 두 유전자 좌위 모두 결손된 것을 의미한다.파란 그래프(Atg7+/+)는 오토파지가 정상적으로 작동하는 경우빨간 그래프(Atg7-/-)는 오토파지가 망가진 경우이다.p53이 손상된 췌장 관세포암(pancreatic ductal adenocarcinoma)세포에서 오토파지가 정상적으로 작동할 때보다 오토파지가 망가졌을 때 암 발달 속도가 현저히 빠르다는 연구 결과가 발표되었다.[2]2009년 Cell에 발표된 논문에서도 오토파지의 종양억제인자로서의 역할이 소개되었다. 물질대사 스트레스로 인해 난분해성의 p62라는 단백질이 축적되어 ROS를 증가시켜 암세포를 생성시키는데,[3] 오토파지가 p62를 제거해 줄 수 있다는 연구결과가 발표되었다.[4]
암발달 과정에서 오토파지의 전반적인 역할[편집]
앞서 기술한바와 같이 오토파지가 종양촉진인자인지 종양억제인자인지 명확하게 결론짓기 어렵지만 최근 연구 결과를 통해 추측되는 사실은 오토파지가 암발달의 시기에 따라 상반된 작용을 한다는 것이다. 종양형성 초기에는 종양억제인자로서 작용하고 종양이 상당부분 진행된 경우에는 종양촉진인자로 작용하는 것으로 보인다. 종양형성 초기에는 돌연변이, 세포의 손상정도, 여러 가지 스트레스가 비교적 낮은 편이다. 따라서 세포 입장에서 초기에는 활성산소나 발암유전자의 활성 등을 적절히 제거해주는 오토파지가 종양억제인자로 기여하는 바가 크다. 하지만 종양이 형성되고 이것이 악성으로 바뀌면서 전이력을 갖춘 암이 되는 과정에서는 이미 돌연변이나 스트레스로 인한 세포손상을 제어하는 기능이 상실된 상태이며 세포자살경로도 차단되어있다. 대신 빠른 세포분열 및 세포성장, 혈관신생반응이 극대화 되어있어 이를 위한 많은 양의 에너지 수급이 필요하다. 이 과정에서 오토파지를 통해 암세포는 ATP와 같은 에너지와 생체분자를 합성하기 위한 구성요소(building block)들을 획득하게 하여 종양촉진인자로 기여하는 바가 크다
각주[편집]
- ↑ 가 나 Kobayashi S (2015). “Choose Delicately and Reuse Adequately: The Newly Revealed Process of Autophagy”. 《Biological & Pharmaceutical Bulletin》 38 (8): 1098–103. doi:10.1248/bpb.b15-00096. PMID 26235572.
- ↑ 가 나 Patel AS; Lin L; Geyer A; 외. (2012). Eickelberg, Oliver, 편집. “Autophagy in idiopathic pulmonary fibrosis”. 《PLoS ONE》 7 (7): e41394. doi:10.1371/journal.pone.0041394. PMC 3399849. PMID 22815997.
- ↑ “Involvement of autophagy in ovarian cancer: a working hypothesis”. 《J Ovarian Res》 5 (1): 22. September 2012. doi:10.1186/1757-2215-5-22. PMC 3506510. PMID 22974323.
- ↑ Klionsky, DJ (2008). “Autophagy revisited: A conversation with Christian de Duve”. 《Autophagy》 4 (6): 740–3. doi:10.4161/auto.6398. PMID 18567941.
- ↑ “The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2016”. The Nobel Foundation. 2016년 10월 3일. 2016년 10월 3일에 확인함.