세포가 스스로를 청소한다! 오토파지의 기능과 활성화 요인은?

우리 몸에서 세포가 스스로를 청소하고 불필요한 물질을 분해해 재활용하는 똑똑한 작용이 일어난다는 것을 아시나요? 그 작용은 바로 '오토파지'인데요. 아래에서 오토파지가 어떤 기전으로 활성화되는지, 또 오토파지의 이로운 기능은 어떤 것들이 있는지 함께 알아보겠습니다.

[ 목 차 ]
1. 오토파지의 정의
2. 오토파지의 기능
3. 오토파지 발생 과정
4. 오토파지 활성화 요인

 

1. 오토파지의 정의

오토파지(Autophagy)는 '스스로(auto)'와 '먹는다(phage)'를 합친 말로 자가포식이라고도 하며, 세포가 스스로를 청소하는 과정입니다. 일본의 생물학자 오스미 요시노리 교수에 의해 연구된 인체 생물학적 반응으로, 세포 내에서 손상된 세포나 문제가 되는 불필요한 물질을 선택적으로 분해해 새로운 에너지원으로 재생산하는 작용입니다. 오토파지 분해 대상이 되는 물질은 수명이 끝나거나 손상된 단백질, 잘못 만들어진 단백질, 문제가 생긴 세포 소기관(미토콘드리아, 소포체, 리보솜 등), 병원체, 단백질 응집체 등입니다.

 

2. 오토파지의 기능

◾️세포 내 자원 재활용

잘못 만들어졌거나 제대로 처리되지 않고 쌓이면 세포에 문제를 유발하는 단백질을 분해해 아미노산으로 재공급

◾️고장 난 기관 제거

제 역할을 하지 못하는 고장 난 기관을 선택적으로 제거해 세포나 장기에 문제가 생기는 것을 미연에 방지

▪️노화 방지

적절한 오토파지 과정은 불필요한 물질을 제거하고 세포 재생을 촉진해 노화 과정에서 생긴 문제를 처리하고 노화의 속도를 늦춤

◾️병원체 제거

병의 원인이 되는 바이러스, 세균과 같은 병원체가 몸에 들어오면 이를 인지하고 분해하는 면역 반응 발생

◾️면역 세포 생성

항체를 만드는 세포와 나쁜 물질을 선택적으로 처리하는 세포와 같은 면역 세포 생성에 기여

◾️질병 예방

오토파지의 과정이 제대로 이루어지지 않으면 잠재적 문제 요소들을 제때 처리하지 못하게 되기 때문에 퇴행성 신경 질환(알츠하이머, 파킨슨 등), 암, 당뇨, 심혈관 질환(동맥 경화, 심부전 등), 신장 질환 등 여러 질병의 발병 위험성이 증가

 

3. 오토파지 발생 과정

1️⃣ 오토파지 활성화를 위한 조건이 충족된다.

2️⃣ 세포 속 문제가 되는 물질이 이중 막으로 구성된 주머니에 담긴다. 👉🏻 오토파고좀 형성

3️⃣ 오토파고좀은 세포 내의 리소좀이라는 분해 주머니와 융합한다. 👉🏻 오토리소좀 형성

4️⃣ 오토리소좀 내에서 문제가 되는 물질이 분해된다.

5️⃣ 단백질이 분해되어 만들어진 아미노산은 투과 효소를 통해 세포질로 나오고 새로운 단백질 합성을 위한 원료로 재사용된다.

 

4. 오토파지 활성화 요인

◾️단식

단식을 통해 세포가 영양공급 부족 상태가 되면 mTOR(세포 성장, 단백질 합성, 대사 조절 단백질) 신호가 억제되어 오토파지를 유도할 수 있습니다. 12~24시간 이상의 단식이 지속될 경우 오토파지 관련 단백질 발생이 증가하는 것으로 알려져 있으며, 특히 탄수화물과 단백질의 섭취가 제한될 때 오토파지 반응은 더욱 활성화됩니다.

간헐적 단식의 효과와 주의점, 한 번에 정리하기!

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◾️운동

연구에 따르면 일정 강도 이상의 운동(특히 유산소 운동)이 AMPK(세포 내 에너지 균형을 조절하는 주요 효소) 활성화 및 mTOR(세포 성장, 단백질 합성 대사 조절 단백질) 억제를 유도해 오토파지 경로를 활성화하는 것으로 보고되었습니다. 또한 오토파지는 운동 중 생성된 손상된 단백질 및 세포소기관(미토콘드리아 등)을 제거하고 근육 내 노폐물을 청소하며 세포 기능을 유지하는 데 도움을 줄 수 있는 것으로 알려져 있습니다.

 

이번 글에서는 오토파지를 통해 우리 몸에 대해 조금 더 알아보는 시간을 가져보았습니다. 보다 건강한 삶을 위해 우리 몸에서 일어나는 다양한 작용을 알아보고 이해하는 데 많은 도움이 되셨기를 바랍니다.