세포 청소부. 오토파지(Autophage)란?

'나는 몸신이다'에서 내 몸의 세포 해독 시스템 오토 파지에 보도했다. 이날 보도에서 오토 파지 프로젝트에 참가자들이 일주일 만에 4kg의 체중감량은 물론, 여러 건강수치가 좋아졌다고 밝혀져 모두를 놀라게 했다.

오토파지가 무엇인가요?

세포 안에서는 매일 활동에 필요한 에너지와 물질들이 만들어지는데, 그 과정에서 기능이 저하된 세포 소기관, 변형된 단백질, 세포질의 노폐물과 같은 쓰레기가 발생합니다. 이런 쓰레기가 세포 안에 계속 쌓이면 세포는 기능이 떨어지고 결국에 죽고 만다.

그래서 세포 안에는 쓰레기를 치우고 재활용하는 시스템이 존재하는데, 그것이 바로 오토 파지다.

그리스어로 스스로(auto), 먹는다(phagy)는 뜻의 단어가 합쳐진 말인데, 우리말로는 자가포식으로 부른다.

비슷한 개념으로 세포사멸(apoptosis)이라는 개념도 있다.

세포의 수명이 다한 경우, 세포가 손상된 경우에 세포가 스스로 자기를 사멸시키는 것입니다. 불필요한 세포가 영구적으로 남아있으면 문제가 되기 때문에 건강한 생명 활동의 유지를 위해 작동하는 기전이다.

 오토파지 연구

1960년대에 벨기에의 과학자인 크리스티앙 드 뒤브( Christian de Duve )

그는 1960년대에 미토콘드리아 등의 세포 소기관이 이중 막으로 둘러싸인 것을 발견하고 이를 오토 파지 액포(autophagic vacuole)라고 불렀다. 

일본의 오스미 요시노리 교수

1988년 단세포 생물인 효모 내부에서 이루어지는 분해 메커니즘을 규명하는 연구를 하면서 오토파지 연구는 다시 시작되었다.  그는 효모 내부에서 이루어지는 오토파지 과정을 관찰하는 데 성공하고 1992년 학계에 보고하였다.

이듬해에는 효모에서 오토 파지에 관여하는 유전자 15개를 찾아냈습니다. 이 유전자가 발견되면서 오토 파지가 생물이 살아가는데 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다.

파킨슨 별 및 알츠하이머 병과 같은 신경퇴행성 질환으로 인한 세포의 독성 단백질 제거. 

잔류 단백질 재활용. 

재생과 건강한 세포를 자극.

오토 파지가 제대로 일어나지 않으면 기능이 저하된 세포 소기관과 변형되거나 오래된 단백질 등의 쓰레기들이 세포 안에 쌓여 세포의 항상성이 무너진다. 나이가 들면 뇌신경세포의 오토 파지 기능이 급격히 떨어질 수 있는데, 그러면 파킨슨병, 알츠하이머병, 암, 루게릭병 등이 생길 수 있다는 연구 결과가 발표되기도 하였다.

최근 오토파지를 통해 단백질의 재활용(리사이클)뿐 아니라 우리 몸의 위험한 단백질을 적극적으로 파괴해 세포를 깨끗하게 하는 기능이 매우 중요하다는 것을 알게 됐다. [ 노벨상 수상자 오스미 교수의 인터뷰]

오토 파지는 세포에 스트레스 자극이 가해질 때 활성화된다. 세포 스트레스라는 것은 세포 내 영양소의 결핍, 산소 부족, DNA 손상,  미토콘드리아 등 세포 소기관의 손상, 세포 내 병원균 침입 등의 여러 종류를 의미한다.

이런 스트레스 자극들이 오토 파지의 스위치를 ON으로 바꿀 수 있는 것입니다. 그리고 여기서 일정 이상의 스트레스 자극이 가해지면 세포를 고쳐서 쓰는 것보다는  아예 세포를 없애도록 세포사멸(apoptosis)의 스위치가 올라간다.

간헐적 단식과 케톤 식이요법 
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단식이나 소식을 통해서 세포에 영양공급을 줄이게 되면 이 스트레스 자극에 의해 오토 파지 가 활성화된다. 최근 유행하는 간헐적 단식, 케톤 식이요법과 같은 개념들이 모두 이 오토 파지의 활성화와 맞닿아있다. 이를 통해 체중감량의 효과와 더불어 세포를 건강하게 할 수 있다고 한다.