노벨상을 말하다

2001 수상자 정보

2001 수상 업적

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001 was awarded jointly to Leland H. Hartwell, Tim Hunt and Sir Paul M. Nurse “for their discoveries of key regulators of the cell cycle”.
2001년 노벨 생리의학상은 “세포주기의 핵심 조절 인자 발견”으로 릴런드 하트웰, 티머시 헌트, 폴 너스에게 공동 수여되었습니다.

2001 수상 추천문

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.

세포 분열은 삶의 근본적인 과정입니다. 이 지구상에 살아 있는 모든 생명체들은 약 30억 년 전에 나타난 조상 세포에서 유래하며, 그때부터 세포 분열은 끊임없이 이루어졌습니다. 인간의 몸 역시 하나의 세포가 100조 개의 세포로 분열하여 구성되었습니다. 우리의 몸에서 초당 백만 개의 세포들이 분열하고 있는 것입니다. 세포가 분열을 반복하는 과정을 세포주기라고 합니다. 세포주기 안에서 세포는 우선 성장하고, 염색체 안의 DNA 분자들을 복제하여, 두 개의 딸세포로 분열됩니다.

올해 노벨상 수상자들은 세포주기를 조절하는 핵심 인자인 사이클린`―`의존성 키나아제(CDK)와 사이클린을 발견했습니다. 이 두 가지 성분이 함께 하나의 효소를 형성하며, 이때 CDK는 세포 내 단백질의 구조와 기능을 변형시켜 세포주기를 시작하는 ‘분자 엔진’과도 같은 역할을 합니다. 사이클린은 ‘CDK 엔진’의 시동을 걸고 끌 수 있는 스위치입니다. 이 세포주기 엔진은 효모 세포나 동식물, 인간 같은 모든 생명체에서 공통적으로 작용합니다.
그렇다면 어떻게 CDK와 사이클린 같은 핵심 조절 인자들이 발견될 수 있었을까요?

하트웰 박사님은 세포주기 연구를 위한 유전적 연구 방법을 실현하였습니다. 그는 제빵용 효모를 유기체 모델로 선택했습니다. 그리고 높은 배양 온도에 의해 세포주기가 멈춘 유전적으로 변형된 세포, 즉 돌연변이 세포를 현미경으로 식별해 냈습니다. 이미 1970년대 초에 하트웰 박사님은 이 방법으로 세포분열 주기에 관여하는 특정 유전자들을 많이 발견하였으며, 이들을 CDC 유전자라고 명명했습니다. 이들 중 CDC28이라는 유전자는 세포주기의 시작을 조절합니다. 하트웰 박사님은 또한 세포주기의 각 과정이 올바르게 이루어지는지를 검사하는 ‘검문소’의 개념을 확립하였습니다. 여기서 말하는 검문소는 다음 단계에 들어가기 전에 이전 단계가 완전히 끝났는지 검사하는 세탁기 프로그램과 같은 역할을 합니다. 이 검문소에 이상이 생기면 정상세포가 암세포로 변형되는 원인이 되기도 합니다.

폴 너스 박사님도 세포주기 연구를 위해 유전적 접근 방법을 시도하였으나, 하트웰 박사님이 사용한 것과는 다른 효모를 사용했습니다. 1970년대 말과 1980년대 초에 폴 너스 박사님은 세포가 아예 분열되지 않거나 너무 일찍 분열되도록 하는 CDC2라는 유전자를 발견했습니다. 따라서 그는 CDC2가 세포분열을 통제한다는 결론을 얻을 수 있었습니다. 그는 나중에 CDC2가 세포주기의 마지막 과정을 통제하며, 앞서 언급한 제빵용 효모의 CDC28과 같이 세포주기의 전 과정에서 핵심 조절인자로 기능한다는 것을 밝혀냈습니다. CDK는 세포주기 엔진에서 바로 이 핵심 기능을 담당하고 있었습니다. 1987년에 너스 박사님은 인간의 유전자를 효모 세포로 옮겨서 인간 CDC2 유전자를 분리해 냈습니다. 이 인간 CDC2 유전자는 효모 세포에서도 훌륭하게 작용했습니다. 이는 세포주기 엔진의 CDK 기능이 효모가 인간으로 진화해 온 10억 년이 넘는 기간 동안 보존되어 왔음을 의미합니다.

티머시 헌트 박사님은 세포주기 엔진의 CDK 기능을 조절하는 또 다른 핵심 요소인 사이클린을 발견했습니다. 1982년에 그는 성게의 알에서, 세포분열 직전에는 그 양이 증가하고 세포분열 직후에는 급격히 감소하는 특정 단백질을 발견했습니다. 이러한 주기적인 변동 때문에 그는 이 물질을 단백질 사이클린이라고 명명했습니다. 이러한 실험들은 사이클린을 발견하는 성과를 거두었을 뿐 아니라, 이 주기적 단백질이 세포주기 내에서 분해된다는 사실도 밝혀냈습니다. 헌트 박사님은 또한 이 사이클린이 다른 종에도 존재함을 밝혔습니다. 따라서 사이클린도 CDK와 마찬가지로 진화가 일어나는 동안에 보존되어 왔음을 알 수 있습니다.
DNA 분자의 이중나선형 구조가 밝혀진 지 50년이 지났습니다. 이제 우리는 CDK와 사이클린을 발견함으로써 세포가 어떻게 스스로를 복제할 수 있는지 분자적 수준에서 이해할 수 있게 되었습니다.

하트웰 박사님, 헌트 박사님, 그리고 너스 박사님.
박사님들의 발견은 세포주기의 통제 방법을 이해하는 데 큰 도움이 되었습니다. 또한 세포생물학을 비롯한 생물학과 의학 발전에 많은 영향을 주었습니다.카롤린스카 연구소 노벨위원회를 대표하여 박사님들께 커다란 축하를 드립니다. 이제 앞으로 나오셔서 전하께 노벨상을 받으시기 바랍니다.

카롤린스카 연구소 노벨 생리 • 의학위원회 엔더스 제터버그