안녕하세요
생물·생명
Q. 미라쿨린의 작용원리가 어떻게 되는지 잘모르갰어요
설명이 좀 길어질 듯 합니다.먼저 그림은 미라쿨린과 단맛 수용체(TAS1R2/TAS1R3)의 상호작용을 pH 변화에 따라 보여주는 모델입니다.그림에 대해서 너무 상세히 설명드리면 너무 길어져서..한번에 설명을 드리겠습니다.먼저 가장 왼쪽 그림을 보면, 중성 pH 환경에서 미라쿨린(Miraculin, MCL)이 단맛 수용체(TAS1R2/TAS1R3)에 결합해 있는 것을 볼 수 있습니다. 이때 미라쿨린은 'Inactive MCL' 상태로 표시되어 있으며, 수용체는 'Resting state' 즉, 휴지 상태로 되어 있습니다. 다시 말해 미라쿨린이 수용체에 결합은 하지만, 단맛 신호를 활성화시키지 못합니다.중성 상태일 때 단맛이 덜 느껴지냐고 물으셨는데, 일반적으로 미라쿨린이 단맛 수용체에 결합하면 설탕과 같은 일반적인 단맛 물질이 수용체에 결합하는 것을 방해할 수 있습니다. 그래서 미라쿨린을 섭취한 후 중성 상태의 음식을 먹으면 평소보다 단맛이 덜 느껴지거나 아예 느껴지지 않을 수 있습니다. 미라쿨린이 단맛 수용체의 활성 부위를 차단하는 역할을 하기 때문입니다.그리고 가운데 그림은 'Extracellular acidification' 즉, 세포 외부 산성화 상태입니다. 산이 존재하면 미라쿨린의 구조에 변화가 생겨 'Active MCL' 상태가 되는데, 이 상태에서 수용체는 'Partial activation' 즉, 부분 활성화가 됩니다.오른쪽 그림은 '+Intracellular acidification' 즉, 세포 내부 산성화 상태압니다. 약산이 세포막을 통과하여 세포 내부로 들어와 수용체의 특정 부위(His590)에 영향을 주는 것으로 되어 있는데, 세포 내부의 산성화까지 더해지면 수용체가 'Full activation' 즉, 완전 활성화되는 것입니다.산성 환경이 되면 미라쿨린의 구조 변화와 수용체의 특정 아미노산 잔기(특히 His590으로 표시된 히스티딘 잔기)의 양성자화가 일어나면서 수용체의 구조가 변형됩니다. 이 구조 변화가 설탕과 같은 단맛 물질이 결합했을 때처럼 수용체를 활성화시키는 결과를 가져오는 것입니다.따라서 산성 물질이 존재할 때 미라쿨린은 단맛 유발 물질처럼 작용하여 강한 단맛을 느끼게 하는 것입니다.
생물·생명
Q. AI관련 바이오산업의 발전은 어느정도 수준인가요?
사실 평가가 많이 갈립니다.분명 일부에서는 정부의 적극적인 지원 덕분에 바이오산업의 AI 활용 수준은 점차 높아지고 있다고 평가하기도 하지만, 전반적인 국내 바이오산업의 AI 도입 및 활용 수준은 아직 초기 단계에 머물러 있다는 평가도 많습니다.특히 데이터 활용의 제한성, 표준화되지 않은 데이터 형식, AI 및 바이오 융합 전문 인력 부족 등이 가장 큰 문제로 꼽히고 있습니다. 결론적으로 우리나라는 정부에서도 나름 바이오산업 AI 분야를 지원하며 성장 가능성을 보여주고 있으며, 관련 기술 개발 및 산업 생태계 조성을 위한 노력이 지속되고 있기는 합니다. 하지만 평가를 받기에는 아직 큰 성과를 보였다고 하기는 어렵습니다.
생물·생명
Q. 태어나서 겪는 모든 후천적인 요인을 배제한다면 신체는 100% 유전으로 설계되나요?
이론적으로는 유전적 설계에 따라 발현될 수 있지만 꼭 그렇게 되지는 앟습니다.유전자는 단순히 존재한다고 해서 기능하는 것이 아닙니다. 언제 어디서 얼마나 활성화될지 상당히 정교하게 조절되게 되는데, 이런 유전자 발현 과정은 DNA 서열 자체 외에도 다양한 분자적 상호작용과 신호 전달 같은 사소한 것에 의해서도 영향을 받습니다.말씀하신대로 비록 외부 환경 요인을 제거했더라도, 세포 내부에서 일어나는 이러한 복잡한 조절 과정 자체에 미세한 차이가 발생할 수 있으며, 이는 최종적인 단백질 생성량이나 시점에 영향을 미쳐 신체의 미세한 차이를 유발할 수 있습니다.즉, 이론적으로는 모든 요인을 통제한다고 가정했지만, 세포 내부의 미시 환경이나 분자 수준의 상호작용까지 완벽하게 동일하게 만드는 것은 생명 현상의 복잡성 때문에 현실적으로 불가능하며, 사고 실험에서도 이러한 미세한 차이 발생 가능성을 완전히 배제하기는 어렵습니다.결론적으로, 말씀하신 완벽한 조건 하에서는 유전자가 신체의 기본 설계 및 발달 방향을 거의 완벽하게 결정할 것입니다. 하지만 현실적으로는 유전자 발현의 복잡성, 발생 과정의 내재된 확률적 요소, 그리고 미세한 생물학적 변이 가능성 때문에, 신체가 100% 유전자에 의해서만 설계되고 정해진다고 단정지을 수는 없습니다.
생물·생명
Q. 비타민 D는 인공적인 조명에도 생성이 되나요?
결론부터 말씀드리면 이론적으로는 가능하지만, 현실적으로는 어렵습니다.비타민 D는 피부가 자외선 B (UVB)에 노출될 때 생성됩니다. 태양광에는 UVB가 포함되어 있어 비타민 D 합성이 가능한 것입니다. 그렇기 때문에 인공 조명 중에서도 햇빛의 UVB 파장과 유사한 파장을 방출하는 조명은 비타민 D 생성을 유도할 수 있습니다.하지만 우리가 접할 수 있는 주변의 인공 조명으로는 비타민 D를 생성하기 어렵습니다. 일반적인 실내 조명인 백열등이나 형광등, LED 등은 비타민 D 합성에 필요한 충분한 양의 UVB를 방출하지 않습니다.UVB는 비타민 D를 생성할 수 있기는 하지만, 과도하게 노출되면 오히려 피부 손상이나 다른 건강 문제를 야기할 수 있기 때문에 일반적인 조명에서는 UVB의 방출량이 매우 적습니다.그렇기 때문에 UVB를 방출하는 인공조명은 특정 광선 치료 목적으로 사용되고 있습니다.그래서 이론적으로는 가능하지만, 현실적으로는 쉽지 않은 것입니다.
생물·생명
Q. 동물의 장기를 사람에게 이식한 사례가 있나요?
네, 실제 임상 사례가 있습니다.가장 대표적인 최근의 사례로는 유전자 편집된 돼지의 심장을 사람에게 이식한 경우가 있는데, 2022년과 2023년에 각각 시도된 두 건의 돼지 심장 이식 수술입니다.물론 돼지 심장 외에도 다양한 동물의 장기나 조직을 사람에게 이식하려는 시도가 있었습니다.1900년대 초 침팬지 등과 같은 다른 영장류의 신장이나 심장을 사람에게 이식하려는 시도가 있었으나, 당시의 의학 기술로는 면역 거부 반응 등으로 실패했었습니다.다만, 돼지는 장기 크기나 생리학적 특성이 인간과 유사한 점이 많아 이종 이식 연구에 주로 활용되어 왔는데, 말씀하신 심장 이외에 신장이나 간, 취도, 심장 막판, 간막, 피부 등의 이식도 연구 중이며 또 시도되고 있습니다.