우리 몸은 6조개의 세포로 이루어져 있다. 이 중 매일 100만∼1000만개의 세포가 분열로 증식을 한다. 분열하는 체세포의 지상 과제는 모세포의 유전 정보를 두 개의 딸세포에 정확히 전달하는 것. 세포 분열 과정이 잘못된다면 종족의 보존도 우리 몸을 구성하는 각 기관의 항상성도 담보되지 못한다. 세포 분열은 세포 주기라는 분자적 개념으로 이해할 수 있다. DNA를 복제하는 S(synthesis)기, 복제된 DNA가 둘로 나뉘는 M(mitosis)기를 주축으로 S와 M기를 준비하는 G1, G2기로 이루어져 있는 것이 세포 주기이다. 세포 주기의 이상은 자연적 낙태나 암세포 발생의 가장 큰 원인이다. 제대로 된 유전 정보를 확보하지 못한 세포들은 차라리 죽여버리는 것이 자연적 낙태의 주요 원인이고 유전 정보가 계속 이상하게 변하는 것이 암세포이다. 그래서 세포 주기라는 개념을 세우고 핵심이 되는 분자를 발견한 공로가 2001년 노벨 생리의학상 수상으로 인정된 것이다.

이현숙 서울대 교수·생명과학

세포 주기를 주도하는 단백질 중 사이클린이라는 것이 있다. 한 종류가 아니고 세포 주기에 따라 각각 다른 사이클린 사촌이 세포 주기 인산화 효소(CDK)에 결합해 단백질의 인산화를 주도한다. 적절한 때에 정확히 인산화되는 단백질의 조화가 세포 주기를 이끄는 힘이다. 이들 사촌이 각각의 시기에 일을 분담하고 있다. 사이클린은 자기의 때를 정확히 안다. 다른 형제가 일할 타이밍에 어줍잖게 나온다면 세포 주기는 뒤죽박죽이 될 수 있는데, 이런 일은 살아있는 정상 세포에서는 절대 일어나지 않는다. 또 한가지 중요한 특징은 적절한 시점에 묵묵히 일을 한 사이클린은 일이 끝나면 유비퀴틴이라는 신호 단백질을 몸에 부착하고는 세포 내 휴지통으로 들어가 분해된다는 것이다. 처음 사이클린을 발견한 노벨상 수상자 팀 헌트경은 단백질 전기 영동을 해보니 어떤 단백질이 세포 분열기와 맞물려 나타났다 사라졌다를 반복한다고 해 돌고 돈다는 뜻의 사이클린이라는 이름을 붙였다. 하지만 사실 한 번의 세포 주기를 놓고 본다면 사이클린은 단 한번 합성되고 반드시 분해되는 것이며, 그 다음 세포 주기에서는 사이클린 유전자에서 다른 사이클린이 합성돼 나와 일하고 없어지는 것이다. 일이 끝나면 유비퀴틴이라는 작은 단백질이 사이클린에 연쇄적으로 붙어 휴지통에 가라는 신호를 준다. 일이 끝났을 때 반드시 분해돼야 다음 타자에게 공을 넘길 수 있기 때문이다. 역할을 해야 할 때 반드시 일을 해야 하며 일이 끝나면 꼭 죽어주어야 세포 주기는 탈없이 제대로 돌아간다. 물론 이 과정은 정교한 분자 기작으로 조절돼 있다.

등장해야 하는 때와 퇴장해야 하는 때를 아는 사람이 아마 이 세상에서 가장 현명한 사람일 것이다. 공자와 맹자, 예수를 비롯한 성현들이 반복적으로 그렇게 말씀하신다. 인류 역사가 기록되면서 수많은 비극은 퇴장해야 할 때 퇴장하지 않아 일어났다. 자연의 섭리를 거스른 대가라고 할까.

세포 단백질의 분해 신호가 유비퀴틴화라 했는데, 이 유비퀴틴을 처음 발견했을 때는 한동안 주목받지 못했다. 그러다가 살아있는 세포의 가장 중요한 활동에서 유비퀴틴 신호가 얼마나 핵심적 역할을 하는지 알게 되면서 주목받게 됐고 이 또한 2004년 노벨 화학상으로 이어졌다. 사람이 성공하려면 적절한 때, 적절한 장소에 있어야 한다고 한다. 여기에 오늘 하나를 더하고자 한다. 퇴장해야 할 때 두말 없이 퇴장하는 것. 세포 내 단백질은 시간과 공간의 지배를 거부하지 않는다. 만약 거부한다면 반드시 우리 몸에 이상이 오게 돼 있다. 역할을 해야 할 때 침묵하지 않고 나가야 할 때 미련을 두지 않는 것. 세포를 통해 배웠으나 그 실천이 참 어렵다.

이현숙 서울대 교수·생명과학