‘‘몸짱’, ‘식스팩’ 열풍이 거세다. 식스팩은 아름다운 몸의 대명사이자 철저한 자기관리의 상징으로 여겨진다. 일반인들 사이에서도 단백질 보충제가 폭발적인 인기를 누리고 있다. 단백질보충제는 단시일에 근육을 키우는 데 효과가 높다. 하지만 경험으로 알려진 사실일 뿐이다. 근육이 만들어지는 과정에 대한 뚜렷한 규명이 없었기 때문이다. 김성훈 서울대 분자의학 및 바이오제약학과 교수가 20년 넘게 숙제로 남아 있던 궁금증을 풀어냈다.



김 교수는 19일 “근육을 만드는 아미노산 ‘류신’이 단백질을 형성하도록 유도하는 LRS라는 효소가 단백질의 농도를 감지해 에너지와 근육 등 사용처를 결정하는 스위치 기능을 한다는 사실을 발견했다.”고 밝혔다. 연구결과는 생물학 분야 최고 권위지인 ‘셀’ 4월호에 실렸다.

동물은 음식이나 약을 통해 흡수한 20개의 아미노산을 원료로 신체 구성 성분을 만들거나 에너지로 전환해 사용한다. 이 가운데 류신은 8대 필수 아미노산의 하나로 이소류신·발린과 함께 인체 내 아미노산의 50%를 차지해 ‘골드 아미노산’으로 불린다. 특히 다른 아미노산과 달리 간에서 분해되지 않아 단백질섭취제로 널리 활용된다. 류신은 체내 곳곳으로 운반돼 세포 안 단백질 공장인 리보솜에서 단백질로 합성된다. 류신을 섭취하면 근육량이 늘어난다는 점은 20여년 전부터 알려져 왔다.

그러나 LRS가 운반한 류신 중 어느 정도를 근육단백질로 만들지 리보솜에 지시하는 역할을 하는 존재에 대해서는 뚜렷하게 규명되지 않았던 터다. 김 교수는 LRS가 류신을 리보솜에 나르는 운반책 역할뿐 아니라 류신을 근육으로 만들도록 지시하는 ‘스위치’ 역할을 한다는 점을 여러 가지 실험으로 입증했다. 세포실험을 통해 LRS 발현을 억제하거나 LRS가 류신과 결합하는 것을 화학적으로 막자, 류신이 많아도 근육단백질이 생기지 않았다. 반면 LRS가 류신과 결합하면 중간 단백질(mTOR)이 활성화되면서 근육단백질이 지속적으로 만들어졌다. 이번 연구는 각종 질병을 일으키는 비정상적인 신호를 밝혀내는 데도 중요한 전기가 될 것으로 평가되고 있다. 단백질 합성이 제대로 조절되지 않거나, 돌연변이를 일으키면 암·당뇨·노화를 일으키기 때문이다.

김 교수는 “류신 아미노산 스위치의 역할이 처음으로 밝혀지면서 다른 종류의 아미노산에도 각각의 스위치가 있을 것이라는 가설이 힘을 받게 됐다.”면서 “스위치의 역할을 대체하거나 조절하는 방식을 완벽하게 파악하게 되면 암·당뇨·노화 등의 신약개발에도 크게 기여할 것”이라고 강조했다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr