EBS 방송을 보던 중 유익한 강연이 있어 공유 드립니다
EBS 에서 '위대한 수업' 이라는 프로그램을 방송 했었습니다
'위대한 수업' 프로그램에는 다양한 주제로 여러 강연을 소개 했었는데요.
여러 강연 중 암을 주제로한 강연도 있어, 암 연구의 세계적인 권위자 로버트 와인버그 교수님의 강연을 간략히 정리해 봤습니다
이 강연은 EBS 로그인 후 무료로 시청 가능 합니다 (아래 링크 참조)
[강연자 소개]
로버트 와인버그 교수
(메사추세츠 공과대학 생물학)
• 1984년 분자생물학 NAS 상
• 1997년 미국 국가 과학상 생물과학 부문
• 2013년 생명과학 부문 혁신상
• <암의 생물학> 저자
• RAS 유전자 발견
• 종양억제유전자발견
[강연 순서]
1강 암이란 무엇인가
• https://www.ebs.co.kr/tv/show?prodId=411911&lectId=60117044
2강 무엇이 암을 유발하나
• https://www.ebs.co.kr/tv/show?prodId=411911&lectId=60117045
3강 암은 어떻게 증식하는가
• https://www.ebs.co.kr/tv/show?prodId=411911&lectId=60118924
4강 전이는 어떻게 진행되나
• https://www.ebs.co.kr/tv/show?prodId=411911&lectId=60118925
5강 어떻게 치료할 것인가
• https://www.ebs.co.kr/tv/show?prodId=411911&lectId=60120459
[간략요약]
2강 무엇이 암을 유발하나
• 돌연변이 DNA, 즉 손상된 유전 정보가 암 발생의 핵심이다
• DNA 는 염기쌍으로 구성되며, (A-T, C-G, G-C, T-A) 이것이 정상적인 DNA 구조의 모습이다
• 인간의 정상 세포에는 46개의 염색체가 있다
• 모(mother)세포는 분열할 때 하나의 딸(daughter) 세포에게 46개의 염색체를, 또 다른 쪽에도 46개르 균등하게 분배해야 한다
• DNA 를 정확하게 복제하는 것은 딸 세포들이 DNA 를 온전하게 분배 받는데 매우 중요하다
• 원본 나선이 풀리면서 복제되는 과정은 항상 계획대로 이루어지는 것은 아니며, 가끔 실수가 일어 나기도 한다
• 이런 실수는 100만 번 중 1번 꼴로 일어난다
• 이런 잘 못 복제된 염기가 돌연변이가 되며, 이런 실수는 다른 실수보다 훨씬 심각하고 고치기도 힘들다
• 대부분의 DNA 복제 과정에서 실수가 일어나지 않는 것이 오히려 기적이다
• 세포가 성장하고 분열할 때마다 약 20억개의 염기가 복제 되는데, 그 중 잘 못 복제되는 3~5개 정도이다
• 여기서 문제는 우리가 큰 몸집을 가지고 있고, 길고도 복잡한 생명 활동을 하는데 있다
• 즉 평생 살면서 수없이 많은 DNA 복제 과정을 겪어야 한다는 것이다
• 우리 몸은 약 30조개의 세포로 구성되어 있으며, 그 만큼 인간은 복잡한 생명체이다
• 인간의 모든 세포는 대략적으로 평생 300번 교체 된다고 할 수 있다
• 인간의 평균 수명을 생각해 보면 우리는 평생 1경 번의 세포 분열을 겪게된다
• 그렇기 때문에 DNA 복제 과정 중 실수가 일어날 가능성도 차고 넘치며, 그 만큼 우리에게 암이 생길 위험성도 높아진다
• 세포 막에는 특별한 단백질을 가지고 있으며 이것을 수용체라 한다
• 이 수용체들은 세포 표면에 노출되어 있다. 조직의 다른 곳이나 이웃 세포로부터 안테나처럼 신호를 받는다
• 세포 표면의 수용체들은 이런 신호를 받아서 세포 내부로 전달하며, 마지막으로 그 신호를 세포 핵으로 전달한다
• 내부에 도착한 신호는 세포를 증식 하도록 만든다 그러나 가끔 수용체는 비정상적으로 동작 하기도 한다
• 수용체가 특정한 손상을 입으면, 이웃 세포로 부터 신호를 받지 않았음에도 신호를 받았다고 착각해 세포 내부로 신호를 보낸다
• 제대로 작동하지 않는 수용체 때문에 증식하지 말아야 할 때도 증식 신호가 들어왔다고 착각한다
• DNA > RNA > 단백질을 만든다는 근본적인 법칙을 기억해 보면, 수용체를 만드는 유전자가 손상 됐다면 수용체의 기능역시 망가진다
• DNA 돌연변이는 비정상적인 단백질을 만들고, 비정상적인 단백질이 신호 전달에 관여하면 증식하지 않아야 할 때에도 세포 증식이 시작되는 것이다
• 돌연변이 DNA, 즉 손상된 유전 정보가 암 발생의 핵심이다
• DNA 는 염기쌍으로 구성되며, A-T 와 C-G, G-C, T-A 이것이 정상적인 DNA 구조의 모습이다
• DNA 구조가 변형 된다는 것은 염기쌍의 순서가 바뀐다는 뜻이다
• 세포가 분열되는 과정에서 어떤 일이 일어 나는지 아는것은 매우 중요하다
• 세포는 분열할 때 두 딸(daughter) 세포에게 DNA 이중 나선을 공평하게 분배해야 하기 때문이다
• 정상적인 세포 분열을 알려면, DNA 복제 과정을 이해해야 한다
• (원본 나선이 풀리는 모습)이중 나선이 서로에게서 떨어 지면서 풀리며, 이 두가닥은 복제되어 딸(daughter) 세포들의 나선이 된다
• DNA 를 정확하게 복제하는 것은 딸(daughter) 세포들이 DNA 를 온전하게 분배 받는데 매우 중요하다
• 원본 나선이 풀리면서 복제되는 과정은 항상 계획대로 이루어지는 것은 아니다. 가끔 실수가 일어 나기도 한다
• 원본 나선의 가닥에 G 가 있는 상황에서, 복제가 정상적으로 이루어 지려면 C 가 결합해야 한다
• 그런데 정확한 복제를 담당하는 복제 복합체가 실수를 저지르게 되면, 복제 복합체가 C 대신 T 를 결합시킬 수 있다
• 이런 실수는 100만 번 중 1번 꼴로 일어난다
• 이런 잘 못 복제된 염기가 돌연변이가 된다
• DNA 복제 과정에서 복제되고 있는 나선 두 가닥 중 한 가닥이 절단되면, 이 절단은 DNA 이중나선 구조에 매우 큰 재앙이며,
이런 실수는 다른 실수보다 훨씬 심각하고 고치기도 힘들다
• 그래서 DNA 가 복제되는 매 순간에는 여러가지 위험이 따른다
• 대부분의 DNA 복제 과정에서 실수가 일어나지 않는 것이 오히려 기적이다
• 세포가 성장하고 분열할 때마다 약 20억개의 염기가 복제 되는데, 그 중 잘 못 복제되는 3~5개 정도이다
• 약 20억개의 염기 중 3~5개 정도만 잘 못 복제되는 것이 뭐가 문제냐고 생각할 수 있다
• 여기서 문제는 우리가 큰 몸집을 가지고 있고, 길고도 복잡한 생명 활동을 하는데 있다
• 즉 평생 살면서 수없이 많은 DNA 복제 과정을 겪어야 한다는 것이다
• 인간은 살면서 큰 몸에대한 대가를 치러야 한다
• 우리 몸은 약 30조개의 세포로 구성되어 있으며, 그 만큼 인간은 복잡한 생명체이다
• 인간의 모든 세포는 대략적으로 평생 300번 교체 된다고 할 수 있다
• 인간의 평균 수명을 생각해 보면 우리는 평생 1경 번의 세포 분열을 겪는다
• 그 말은 인간이 살아가는 70년 80년 동안 DNA 복제가 1000만 번 10억 번이나 이루어 진다는 뜻이다
• 그렇기 때문에 DNA 복제 과정 중 실수가 일어날 가능성도 차고 넘치며, 그 만큼 우리에게 암이 생길 위험성도 높아진다
• 이 위험성은 우리가 작은 포유류서부터 지금의 크기로 진화해 오면서 더욱 커졌다
• 물론 DNA 손상은 다른 요인 때문에도 일어날 수 있다
• 그 요인은 우리 몸 밖에서 들어오기도 한다
• 우리몸을 통과한 햇볕은 피부 세포의 DNA 를 변이 시키는 요인 중 하나이다
• 옥수수와 쌀에 생기는 곰팡이는 특별한 독소를 만드는데, 이 독소는 간 세포에 돌연변이를 일으킬 확률이 높다
• 가장 대표적인 발암 물질은 흡연행위 이며, 담배 연기는 폐의 흉강 세포에 침입해 DNA를 변이시킨다
• 결과적으로 흡연자의 폐 세포는 평생 흡연하며 들이마신 화학 물질로 인해 돌연변이로 가득차게 된다
• 여기 그래프에 가로 열에는 10 가지가 넘는 다양한 종양들이 나열되어 있다
• 세로열은 다양한 종양 유전체에서 알아낸 변이의 정도와 밀도를 나타낸다
• 가장 오른쪽의 흑색종은 자외선에 노출되어 생기며, 가장 왼쪽의 백혈병은 DNA 가장 일부분만 변이한 걸 알 수 있다
• 요약 하자면 변이의 종류와 밀도에 따라 암의 종류가 달라진다
• 이것은 인간의 DNA 에는 여러가지 변이 요인이 있다는 것을 말해준다
• 시간이 지나면 이 유전자들은 다양한 암을 발생 시킬 수 있다
• 이 밖에도 변이 요인은 더 있다
• 세포는 분열할 때마다 염색체를 분배하는데, 염색체 한 쌍을 두 딸(daughter) 세포에게 분배해야 한다
• 인간의 정상 세포에는 46개의 염색체가 있다
• 모(mother)세포는 분열할 때 하나의 딸(daughter) 세포에게 46개의 염색체를, 또 다른 쪽에도 46개르 균등하게 분배해야 한다
• 염색체의 정확한 분배는 매우 중요하다 두 딸 세포가 온전한 염색체를 물려 받을 수 있을지 없을지를 결정하기 때문이다
• 이 과정도한 잘못될 수 있다
• 왼쪽은 한 개의 모세포가 두 개의 딸 세포로 분열하는 정상적인 모습이며, 오른쪽은 한 개의 모세포가 세개의 딸 세포로 분열되는 매우 비정상적인 모습이다
• 이렇게 딸 세포들이 세개로 분열하게 되면, 염색체를 제대로 물려받을 기회조차 없게된다
• 여기 또다른 사진을 보면, 세개의 세포가 중앙에 있는 염색체를 누가 가져갈지 다투는 모습니다
• 이렇게 세포들 사이에서 싸움이 일어나면 딸 세포들 중 하나는 유전적으로 매우 비정상적인 세포가 된다
• 염색체 셋트를 갖추지 못하면 돌연변이가 될 수 있다는 것을 기억해야 한다
• 사진은 모든 암세포에서 발견되는 염색체이며, 끊어져 있기도 하고 서로 붙어있기도 하며 심하게 변이되어 있다
• 우리는 세포가 DNA 정보에 따라 행동을 결정 한다는 사실은 알고있다 그렇다면 세포는 어떻게 증식 여부를 결정 하는가
• 정상 세포들은 끊임없이 서로 소통 하면서 세포가 증식해도 좋을지 아닐지 결정을 내리고 서로에게 전달을 한다
• 이러한 결정은 모든 세포들에게 공유되며, 정상 세포는 독단적으로 증식을 결정할 수 없다
• 한 세포가 증식 여부에 대한 정보를 어떻게 이웃 세포로부터 전달 받는지 알아보자
• 세포 막에는 특별한 단백질을 가지고 있으며 이것을 수용체라 한다
• 이 수용체들은 세포 표면에 노출되어 있다. 조직의 다른 곳이나 이웃 세포로부터 안테나처럼 신호를 받는다
• 세포 표면의 수용체들은 이런 신호를 받아서 세포 내부로 전달하며, 마지막으로 그 신호를 세포 핵으로 전달한다
• 왜냐하면 세포핵이 세포의 증식 여부나 분열과 같은 결정을 최종적으로 판단하기 때문이다
• 사실 수용체가 신호를 받아 정보를 전달하는 과정은 매우 복잡하다
• 신호전달이라 말할 때 그것은 여러 단백질들이 전기 회로판 처럼 구성되어 있다는 것을 말한다
• 이 신호전달 기구는 신호를 분석하고 세포가 증식할지 말지를 결정을 내리는데 도움을 준다
• 즉 수용체 단백질은 신호를 처리해 세포에게 결정을 내릴 수 있도록 도움을 준다
• 평소 수용체는 세포 표면에 있으며, 다른 세포로 부터 증식을 알리는 신호가 오기를 기다리고 있다가 신호 분자가 도착하면 수용체와 결합한다
• 신호를 받은 수용체는 세포 내부로 신호를 전달하고, 밖에서 신호가 도착 했다고 내부에 알린다
• 내부에 도착한 신호는 세포를 증식 하도록 만든다
• 그러나 가끔 수용체는 비정상적으로 동작 하기도 한다
• 수용체가 특정한 손상을 입으면, 이웃 세포로 부터 신호를 받지 않았음에도 신호를 받았다고 착각해 세포 내부로 신호를 보낸다
• 즉 조직내 세포나 몸속 어디에서도 증식을 촉진하는 파란색 신호를 보내지 않았음에도 신호를 받았다고 착각해 세포 내부로 신호를 보낸다
• 즉 제대로 작동하지 않는 수용체 때문에 증식하지 말아야 할 때도 증식 신호가 들어왔다고 착각한다
• DNA -> RNA -> 단백질을 만든다는 근본적인 법칙을 기억해 보면, 수용체를 만드는 유전자가 손상 됐다면 수용체의 기능역시 망가진다
• DNA 돌연변이는 비정상적인 단백질을 만들고, 비정상적인 단백질이 신호 전달에 관여하면 증식하지 않아야 할 때에도 세포 증식이 시작되는 것이다