이것이 광우병 발병 메커니즘이다
아래글은 조블의 임광자님이 "프리온단백질과 소화흡수"에 대한 의견을 요청했기에 블로그에 글을 올립니다. 도움이 될지 모르겠습니다.
현하(現下) 우리나라는, 미국산 쇠고기 수입으로 몸살을 앓고 있다. 이유가 광우병 쇠고기를 먹으면 우리가 광우병에 감염된다는 것이다.
필자는 오래 동안, 미국 하버드 메디컬센터의 연구원인 장녀(長女=박사)와 함께, 에이즈, 조류인플루엔자, 광우병에 대한 의견을 나누고 있다.
에이즈나 조류인플루엔자의 병원체는 “바이러스”이지만, 광우병은 굳이 병원체라 하면 "이상(異常)프리온"이라는 단백질-조각이다.
병원체가 단백질조각?
“프리온-단백질은”, 보통 우리인체의 “신경세포막상”에 존재하고 있는 단백질이다. 이 단백질은 253개의 아미노산으로 구성 되어있다.
프리온-단백질을 세상은, “정상(正常)프리온”과 “이상(異常)프리온”으로 나누고 있다.
“정상(正常)프리온 단백질”은 “α-헤릭스”의 구조를 가졌으며, “이상(異常) 프리온 단백질”은 “β-시트”구조를 하고 있다.
과학자들이 유전자(遺傳子) 조작으로 “프리온-단백질”을 제거한 마우스를 탄생시켜 보았다.
탄생 직후는, 정상적으로 성장하지만, 성장함에 따라 운동실조(運動失調)와 장기기억(長期記憶), 잠재학습(潛在學習) 능력이 떨어졌다.
이를 미루어보면, “프리온 단백질”은 신경세포의 발육과 기능유지에 어떠한 역할을 하고 있다고 여겨진다.
프리온은 단백질이기 때문에, 보통은 먹으면 소화효소에 의해 분해되어 활성이 없어진다.
물론, 단백질이라고 해서 반드시 모두 소화관에서 아미노산 혹은 저분자의 펩티드로 분해되는 것은 아니다.
이상(異常)프리온-단백질은, 정상(定常)프리온-단백질과 달리“β-시트”상(狀)의 구조를 하여, 단백질 분해효소에 저항성을 나타낸다.
이와 같이 분해효소에 저항성을 나타내므로 이상(異常)프리온의 단백질은 소화관에서도 분해 흡수되지 않는다. 그래서 문제가 되는 것이다.
분해되지 않으면, 소화관의 점막하(粘膜下)에는, 림프조직과 말초신경이 있으므로, 림프조직을 통하여 뇌·척수에 도달하는 것은 간단하다.
“이상(異常)프리온-단백질”은, 단백질 분해효소에 분해되지 않으므로, 광우병에 걸린 개체의 뇌(腦)에서는, β시트구조를 가진 단백질이 검출된다.
이 때문에, “이상(異常)프리온-단백질”이 광우병의 "인자"라고 생각할 수 있지만, “이상(異常)프리온 단백질”은 어디까지나 결과적으로 검출되는 것이므로, 완전한 “원인”이라고는 증명할 수 없다.
여기에서 좀 더 상세히 서술하고 싶지만 너무 깊이 들어가면 이해하기 어려울 것 같아 생략한다.
프리온“이라는 말 자체는”감염성 단백질 입자“라는 의미이다. 따라서 말의 레벨로서는 바이러스나, 세균과 같은 동격이다.
원래 프리온을 처음으로 발견한 사람은 “프루시너”(Stanley Prusiner)박사다. 그는 광우병의 감염인자가 “프리온”이라고 가설을 1982년에 발표했다.
광우병의 감염인자가 바이러스도 세균도 아닌 단백질조각(프리온)이라는 가설(假說)을 발표한 것이다. 아무도 상상도 할 수 없는 가설이었다.
프리온(Prion)라는 말은, Proteinaceous Infectious Particle 중 Pro와 In을 합성한 조어다. 이것을 “프루시너”박사가 이 조어를 만들어, 광우병의 감염 메커니즘을 발표, 1997년도 노벨상을 수상했다.
이 가설은 부분적으로는 맞다. 그러나 “프르시너”박사는, 정상(正常)프리온(핑크), 이상(異常)프리온(파랑)을 모식도를 써서 설명한다. (아래의 그림참조)
프리온 실제의 입체 구조는, 정상(正常)프리온은 α-헬릭스 구조를 하고 있고, 이상(異常)프리온은 β-시트 구조를 하고 있다.
광우병에 감염하면, 신체내의“정상(正常)프리온 단백질”(α-헬릭스)이 “이상(異常)프리온 단백질”구조( β-시트) 변화한다고 생각했다.
이상(異常)프리온이 정상(正常)프리온에 붙어 버림으로서, 정상(正常) 프리온의 형태를 바꾸어 이상(異常)프리온이 된다는 것이다.
단백질의 아미노산의 조성은 같지만, 입체 구조가 바뀔 뿐이라는 것이, 노벨상수상자인 “프르시너”가 제창한 가설(說)이었다.
“이상(異常)프리온 단백질” 입자 1개가 광우병을 감염시킨다?
1개의 이상(異常)프리온 입자가 정상(正常)프리온을 변화시킨다 하면, 쇠고기를 먹는 육식문화권에 있어서는, 상상도 할 수 없을 정도로 수많은 사람이 죽을 것임은 불을 보듯 뻔하다.
그렇지만, 영국에서의 환자발생이 예측을 크게 하회(下回)하였기 때문에 “프르시너”의 가설을 과학자들은 믿고 싶지 않았다.
그래서 과학자들은 광우병의 완전한 메커니즘을 찾아 연구를 거듭한 끝에 “아이겐”박사와 “노바크”박사의 새로운 가설이 대두되었다.
실제의 프리온의 입체 구조는, 정상(正常)프리온은 α-헬릭스 구조를 하고 있고, 이상(異常)프리온은 β-시트 구조를 하고 있다. .gif)
(정상(正常)프리온과 이상(異常)프리온 단백질의 모식도)
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광우병은, 정상(正常)프리온 단백질 입자(분홍)에, 이상(異常)프리온 단백질분자(파랑)가 붙음으로서, 이상(異常)프리온과 같은 베타시트 구조로 변화되어 생긴다.
그런데 "노바크"박사는 이 "이상프리온"이 10만개이상 모여야 비로소 감염성을 가지게 된다는 것이다.
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(가운데가 파랑이 이상프리온이 10만개가 모였다는 것이고, 양끝의 2개의 초록은 감염력이 있는 말단이다.)
이상(異常)프리온 단백질이 감염을 일으키는 최소단위는 프리온 단백질입자가 10만개 이상 모여야 감염력이 생긴다는 것이 노바크박사의 핵심이론이다.
즉 이상(異常)프리온 단백질 입자(粒子) 1개로는 전달력이 없고, 10만개 이상 모인 막대기 상(狀)의 결정(結晶)체인이 만들어 질 때, 양쪽 끝의 2개가 전달력이 있음을, 반응속도론을 기초로 제창한 것이다.
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이와 같은 10만개 이상(異常)프리온이 뇌(腦)로 전달되는 것은, 극히 드물거나 없기 때문에 영국의 광우병 환자발생이 적었든 것이다.
이것으로 현재의 과학적 근거에서, 광우병의 감염성이 그만큼 높지 않은 것이 명확하게 되었다.
현재 대부분의 과학자가 광우병에 대한 결론은, “노바크”박사가 제창한 가설을 지지하고 있다.
이상(異常)프리온은, 10만개 이상의 이상(異常)프리온이 모여, 막대모양의 결정 상태를 만들지 않으면 감염 단위가 될 수 없다.
이상(異常)프리온 단백질 입자가 10만개 이상 모여야 비로소 1개의 감염인자가 되고, 20만개가 되면 한 가운데에서 갈라져 감염인자는 2개가 된다.
그러기 위해서는 상상도 할 수 없는 시간이 걸린다.
“노바크”박사에 의하면, 1개의 정상(正常)프리온을 이상(異常)프리온으로 바꾸는데, 최저 15분이 걸린다.
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10만개라고 하면, 그 10만 배 이므로 150만 분(分)이다. 겨우 단 1개의 감염단위 결정(結晶)이 만들어지는 데 약 3년이 걸린다는 셈이다.
겨우 1개의 감염인자로는 절대 광우병에 걸리지 않는다. 이상프리온 10만입자가 한단위로, 또 그것도 수 단위가 아니라 십만 백만 단위가 되어야 감염가능성이 있다는 것이다.
그러면서도 또 정상(正常)프리온이 이상(異常)프리온이 되어, 그 결정(結晶)체인(Chain)에 붙었어도 변화하여 떨어져 나가는 것이 언제나 있다.
하나 더, 중요한 이유이지만, 이상(異常)프리온은 들어붙어도 곧 분해하거나 변성하거나 하여 소멸(消滅)하거나 흩어져 버리는 것도 많다.
10만개의 입자가 모여서 1단위의 감염 인자가 생기는데, 아주 많은 시간과 운(運)이 겹쳐야 비로소 1단위의 감염인자가 된다. 따라서 광우병에 감염한 쇠고기를 먹어도 광우병은 거의 발병할수가 없다.
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다만, 소의 뇌(腦)를 혼합하여 가공한 햄버그를 많이 먹는 사람은, 쿠루-병이 증명하듯이 감염할 가능성은 있다. 그러나 현재에 와서 소의 뇌를 사용하는 햄버그는 없다.
이상(異常)프리온에 감염되려면, 매일 매끼마다 햄버그를 먹는다 해도, 평생 동안 광우병에 걸릴 확률은 거의 제로다.
단 1개의 이상(異常)프리온이 감염성을 가지고 정상프리온을 감염시켰다면 영국국민을 비롯한 유럽사람들은 거의가 광우병에 걸려 죽고 말았을 것이라는 추측이다.
그러나 그 반대현상이 나타났다. 우리가 무서워하고 있던 것과는, 완전히 다른 결과가 나타나고 있는 것이다.
최초 이상프리온의 발견자 “프르시나”가 제창한 가설과는 완전히 다른 결과가 나타나고 있는 것이다.
수입쇠고기! 안심하고 얼마든지 먹어도 된다는 것이 필자의 생각이다. (참고: 인터넷백과사전 <위키피디아>프리온. 글 메이슨 건강과학연구소 소장 임자)
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