우리 몸은 세포로 구성되고 세포는 저마다 독특한 신호를 감지하는 센서인 수용체를 가지고 있으며, 이 수용체는 단백질로 이루어졌고, 주변의 특정 신호와 상호작용하여 모양을 바꾼다. 신호는 마치 수용체 단백질에 결합하는 설탕 같은 에너지 분자다.
수용체는 세포 안으로 설탕을 들여보내기 위해 벽안에서 물길처럼 모양을 바꾸거나 온도나 압력의 변화가 신호 역할을 하기도 한다. 두 신호 모두 단백질 수용체의 모양이 바꾸며, 그런 변화에 따라 기능도 달라진다.
세포가 받는 신호는 호르몬이나 길이가 짧은 단백질 사슬일 수도 있고, 우리가 상상할 수 있는 주변의 온갖 분자나 환경의 변화일 수도 있다.
세포들은 이런 신호를 자기 주변에 벌어지는 현상에 대한 반응으로 이해하고, 이 과정들이 쌓여 일종의 자극반응이 일어난다. 세균과 만난 신호 분자인 설탕은 결국 세포 안으로 들어가거나, 들어가는 대신 수용체에 결합해 그 모양이 바뀌게 만든다는 말이다.
수용체의 이런 변화가 '신호가 존재한다'는 정보를 세포 내부로 전달하면, 수용체는 세포막을 통해 세포 외부에서 내부를 가로질러 신호 분자가 세포 외부와 결합하여 세포 내부 모양과 기능을 변화시키게 만드는 것이다.
세균의 내부로 연구 대상인 설탕이 일단 들어가면 설탕은 또 다른 단백질과 결합하여, 세포의 다른 구성요소로 메시지가 전달될 수 있다. 이런 단백질 가운데 몇몇은 설탕을 분해해 에너지를 만들어 낸다.
또 다른 단백질은 세포가 이동하는 데 사용하는 머리카락 같은 돌기인 편모를 이루는 단백질에 신호를 전달하기도 하여 세포를 이동시키는 원천으로 설탕을 사용하게 되는 것이다. 이런 와중에도 몇몇 단백질은 설탕에 결합해 염색체의 유전자를 켜거나 끈다.
이 유전자들이 설탕의 존재에 반응하는 데 도움을 주는 단백질들을 암호화하게 된다. 세포 표면의 수용체도 이렇게 반응하는 단백질 중의 하나로, 세포 표면으로 이동해 더 많은 설탕과 결합하거나, 설탕을 소화하기 위해 효소로 불리는 다른 단백질과 결합한다.
즉 단백질은 유전자로 암호화되면, 유전자는 DNA로 만들어져 있다. 신호를 보내는 과정에서 단백질이 특정 조절영역에서 결합하게 되면 유전자가 켜지거나 꺼진다. 이런 유전자 활성화에 따라 일련의 특수 단백질들이 유전자의 암호로 해독되고 단백질이 합성된다.
분자에서 유기체 전체에 이르기까지 모든 수준의 지각능력에서 핵심은 바로 정보를 이동시키는 것이다. 세균이 섵탕을 감지했다는 사실을 전하기 위한 단백질이 직간접적으로 설탕과 상호작용하고, 또 세포 내부 효소가 설탕과 결합하여 작은 조각으로 분해됨으로써 에너지를 얻게 된다.
오늘도 흥겹고 행복한 한 주 시작하시기 바랍니다. 이동윤 드림 |
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