심장 박동이나 수면 리듬, 세포 분열처럼 주기성을 갖는 생명 현상의 조절 원리를 국내 과학자가 주도한 국제 공동 연구팀이 규명했다.
포스텍은 3일 “시스템생명공학부 박사과정 최윤섭(25·사진) 씨가 미국 스탠퍼드대 연구팀과 함께 생체회로가 주기성을 유지할 수 있는 이유를 알아냈다”고 밝혔다.
이 연구결과는 ‘사이언스’ 4일자 온라인판에 실렸다.
생명체는 시간에 따라 생리활동을 조절하는 ‘생체시계’ 메커니즘을 갖고 있다. 식물이 봄마다 꽃을 피우거나 사람이 밤마다 잠을 자는 것 등은 이 때문이다.
생체시계 메커니즘을 만들어내는 건 다양한 유전자와 단백질이 모여 구성된 생체회로로 이곳에서 특정 물질이 많이 분비될 때 이를 억제하는 ‘음성’ 피드백과 더 많아지도록 유도하는 ‘양성’ 피드백이 일어난다.
이 연구팀은 음성 피드백만 일어나는 생체회로와 음성, 양성 피드백이 함께 일어나는 생체회로를 컴퓨터로 설계했다. 이를 시뮬레이션한 결과 음성 및 양성 피드백이 함께 일어나는 생체회로가 안정적인 주기를 가질 확률이 4∼10배 높았다.
최 씨는 “기온이 갑자기 낮아지거나 유전자 돌연변이가 생기는 등 환경이 바뀔 때 양성 피드백이 없으면 원래 신체 리듬을 유지할 가능성이 줄어든다는 의미”라며 “양성 피드백을 적용하면 훨씬 안정적이고 생산효율이 높은 생체회로를 개발할 수 있다”고 말했다.
임소형 동아사이언스 기자 sohyung@donga.com