정자 꼬리 효소, 나노바이오 기술에 활력소

정자 꼬리 효소가 에너지를 생산하는 시스템을 모방한 나노 바이오 장치가 개발되고 있다. (사진=shutterstock.com)


정자 꼬리의 효소가 나노바이오 기술에 활력소 역할을 하고 있다. 효소들은 공장 근로자들과 비슷하다. 공장의 조립라인 방식으로 효소들이 일정 장소에 모여 한 효소에서 다른 효소로 원료를 전달하면 더 효율적으로 최종제품을 생산할 수 있다는 것이다. 미국 코넬대학교 베이커 동물건강연구소의 알렉스 트래비스 교수(수의대 생식생물학) 연구팀은 나노입자에 묶여있는 모든 효소들로 10단계의 생물학적 경로를 재생하는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

 

연구팀은 나노입자들이 정자 꼬리에 동력을 공급하는 효소를 통해 생물학적 기능을 어떻게 획득하는지 연구했다. 효소들은 정자가 1초에 몸길이의 5배를 이동할 수 있도록 당을 젖산과 에너지로 신속히 분해하는 것으로 나타났다. 이번 연구의 수석저자로 신진대사와 정자 기능을 집중 연구해 온 치나츠 무카이 박사(포스트닥 연구원)는 “정자는 매우 효율적인 에너지 생산 시스템을 갖고 있다”고 말했다.

 

트래비스 교수는 정자 꼬리의 효소가 에너지의 효율적인 생산을 위해 견고한 지지대에 붙는 방식을 모방했다. 작은 인공장치 위에 효소를 부착하는 아이디어다. 이번 연구는 미 국립보건원(NIH)의 예산 지원을 받았으며, 독일화학회지 ‘앙게반테 케미’(Angewandte Chemie)에 발표됐다.

 

대부분의 세포는 당을 에너지로 바꾸는 과정인 ‘당 분해’를 수행하는 역할을 하는 효소가 이리저리 떠돌아다니며 활성분자를 붙잡는다. 그러나 정자에서는 이런 당 분해 효소들이 단단한 단백질 판(protein scaffold)에 효소를 붙게 하는 특별한 영역을 갖고 있다. 이 영역은 세포막의 바로 아래에 있고, 정자 꼬리 길이의 대부분에 해당한다.

 

트라비스 교수는 “당은 세포막을 통해 들어와 하부의 효소와 즉시 충돌한 뒤 분해되고 라인을 따라 전달되는 과정을 거쳐 에너지를 높은 효율로 생산한다"고 말했다. 연구팀은 이와 매우 비슷한 방식으로 연구를 수행했으며, 당 분자는 처음부터 끝까지 나노입자에 붙어있는 효소들에 의해 분해된다.

 

나노입자에 묶여 있는 효소 시스템은 자유롭게 떠도는 효소 시스템보다 더 높은 효율로 포도당을 젖산으로 분해하며, 중간 생산물의 농도를 더 낮게 유지해 준다. 나노입자에 묶여 있는 효소들로 작동되는 10단계의 생물학적 경로의 획득은 최대 2~3단계를 기록한 이전의 연구과정을 거치면서 기하급수적으로 증가했다. 트라비스 교수는 “연구가 진척돼 순수한 에너지 생산자가 될 수 있다면 현실성 있는 응용 사례가 많아질 것”이라고 밝혔다.

 

정자에서는 헤엄치고 난자를 수정시키기 위한 신호전달에 에너지가 쓰인다. 하지만 나노바이오 기술에서는 다양한 작업을 수행하는 장치의 동력원으로 에너지가 쓰인다. 트래비스 교수는 “화학요법 약물이 각각 담긴 혈액세포 크기의 장치를 상상해보라. 이런 종류의 엔진이 장착된 장치는 혈류 속의 당에서 에너지를 얻을 수 있다”고 말했다. 또 “그 에너지로 움직이는 분자 펌프를 갖춘 장치는 특히 고형 종양이 있는 부위 등 필요한 곳에서 화학요법 약물의 운반체(cargo)를 규정 속도로 밀어낼 수 있다”고 덧붙였다.

 

연구팀은 나노입자에 묶여 있는 효소의 개념을 혈액 샘플에 적용해 뇌졸중이나 외상성 뇌손상의 징후를 감지했다. 연구팀은 이 기술을 상용화할 계획이다. 무카이 박사는 “생물학적 경로(신진대사 경로)가 없으면 인공세포를 만들 수 없다”며 “따라서 이번 연구가 인공세포 가능성의 현실화를 한층 더 앞당긴 셈”이라고 평가했다.


김영섭 기자 edwdkim@naver.com

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    알 파치노는 83세에 득남했다는데

    작년 배우 알 파치노가 83세 나이에 득남을 했다고 해서 전 세계를 깜짝 놀라게 한 적이 있었습니다. 국내에서도 최근 배우 김용건 씨가 77세에 아기 아빠가 돼서 화제가 된 적이 있고요. 그렇다면 남성의 가임 연령은 도대체 몇 살까지 가능한 것일까요? 옛말에 ‘남자는 숟가락 들 힘만 있어도 된다’라는 말이 있듯이 남자는 나이와 상관없이 능력과 체력만 받쳐준다면 얼마든지 성생활이 가능하다고 알려져 있습니다. 그렇다면 과연 남자의 가임 능력 즉 수정이 가능한 나이는 대략 몇 살까지일까요? 이론상으로 알려진 바에 따르면 70세까지는 거뜬하게 가임 능력이 있는 것으로 보고 있는데요. 최근 이러한 속설을 뒷받침하는 것처럼 보통 노년이라고 할 수 있는 칠십 대, 팔십 대 연령대에 아이 아빠가 된 경우가 종종 나타나고 있습니다. 물론 처음에는 할아버지 나이대에 임신을 가능하게 한 것을 정작 본인들도 당황해하고 부정하는 분위기입니다. 알 파치노도 본인보다 까마득하게 나이가 어린, 무려 54세가 어린 여자친구가 임신을 했다는 것을 듣고, 본인의 아이가 맞는지 DNA 검사를 요청했다고 하죠. 이렇게 고령 남성인데도 자녀를 갖는 경우가 가끔은 있습니다. 여성과 달리 남성의 가임 능력은 나이와 상관없는 것으로 여겨집니다. 여성은 중년 이후에 폐경을 맞이하면 난자를 생성할 수 없지만, 남성은 지속적으로 새로운 정자를 만들어 냅니다. 따라서 정자 한 마리만 있어도 임신이 가능하다는 것! 즉 남성들의 경우 정자의 품질은 나이가 들수록 낮아지지만 수정능력의 한계는 없다고 볼 수 있는데요 하지만 고령 남성의 가임 확률은 낮은 게 분명한 사실입니다. 나이가 들면서 정자의 품질이 떨어지기 때문이죠. 특히 작년 강남 차병원 남성의학 연구팀의 연구결과에 따르면, 정자가 난자랑 수정하는 데 중요한 ‘직진 운동성’은 중년 남성이 28%에 불과해 젊은 남성 39%의 2/3 수준입니다. 오히려 알파치노 같은 사례보다는 주변에 만혼의 경우 난임으로 고통받는 중년 부부가 훨씬 많습니다. 사십 대 이상 커플의 난임의 원인을 들여다봐도 절반가량이 남성 몫입니다. 남편의 정자가 노화된 까닭이죠. 물론 예외의 경우도 존재합니다. 노년의 남성일지라도 기본적으로 체력이 뒷받침된다면 성관계가 가임으로 이어질 수 있습니다. 그리고 남녀가 부부가 되는 나이대를 생각해 볼 때 배우자인 여성의 생식 능력이 제일 좋은 이십 대 연령대라면 뜻밖의 임신이 되기도 하는 것이죠. 다만 남녀가 결혼하는 나이 차를 살펴보면 일반적으로 2~3세 정도로 또래에서 크게 많이 차이 나지 않는 경우가 많기 때문에, 70대 남성과 20대 여성이 만나는 독특한 상황이 나타날 일은 아주 드문 일입니다. 알 파치노의 경우 체력적으로도 전혀 문제가 없었고, 정력이 왕성해서 이십 대 연인과의 성관계로 가임이 가능했을 거라는 추측이 많습니다. 최근 결혼 연령이 올라가고 재혼하는 남성이 많아지면서 중년 이후 남성의 가임력은 사회적인 이슈가 되어가고 있습니다. 늦둥이를 계획하고 있는 남성이라면, 가임을 시도하기 전에 먼저 비뇨기과에서 본인의 가임력을 검사해 보는 것이 우선이라고 하는데요. 더욱이 남성이 노년임에도 불구하고 본인의 가임력을 과신하기 전에 먼저 노후에 자녀를 키울만한 경제력을 갖추고 있는지 확인하는 것이 필수입니다. 그래서 노년에 늦둥이 자녀를 갖게 된다는 건 곧 남성의 체력과 경제력의 반증, 나이에 상관없이 당당한 수컷으로 끄떡없이 살아있음을 의미할지도 모르겠습니다.

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    식욕과 성욕 중 어떤 것이 앞설까?

    최근 국제의학저널지 〈세포대사(Cell Metabolism)〉에 실린 한 신경과학 논문은, 동물이 식욕보다 성욕을 우선시한다는 연구 결과를 발표했다.  타티아나 코로트코프(Tatiana Korotkova) 독일 쾰른대 신경과학 교수 연구팀에 따르면, 동물들이 환경과 기회에 맞게 성욕과 식욕을 저울질하는데, 특정 신경 세포가 즉각적인 영양 요구에 저항하고 경쟁 요구에 우선순위를 부여한다고 밝혔다.  연구팀은 수컷 생쥐들에게 하루 동안 먹이를 주지 않은 다음 먹이를 담은 그릇과 암컷을 두고 행동을 관찰했는데, 수컷 생쥐들은 암컷 생쥐들과 상호작용을 더 선호하는 것으로 보였다. 연구팀에 따르면 "짝짓기 파트너는 항상 주변에 있는 게 아니기에 생물학적 원리에 맞는 선택"으로 볼 수 있다고 설명했다. 연구팀은 수컷 생쥐들의 신경 세포를 관찰했고, 짝짓기할 때 식욕 억제 호르몬인 '렙틴(leptin)'이 활성화된다는 결과를 얻었다. 반면 수컷 생쥐들이 서로 상호 작용할 때는 렙틴이 활성화되지 않은 것으로 보였다. 연구팀은 렙틴의 활성화로 인해 식욕이 억제되고 성욕이 커진 것이라고 결론 지었다. 다만 적정한 수준의 배고품을 넘어설 때는 결과가 다르게 나타났다. 5일 동안 먹이를 제한한 생쥐 그룹은 암컷 생쥐보다 먹이 그릇을 더 선호하는 것으로 나타났다. 연구팀은 "렙틴이 적정한 배고픔은 조절하지만 강한 배고픔은 조절할 수 없다는 걸 보여준다"고 설명했다.  관련 논문은 학술지 홈페이지에서 확인할 수 있다. (논문 제목: Complementary lateral hypothalamic populations resist hunger pressure to balance nutritional and social needs)

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    섹스와 음악의 심리학

    여러분들은 섹스할 때 음악을 틀어놓고 하시나요? 스킨십을 시작할 때 어색한 침묵을 좋아하는 사람은 없을 겁니다. 조용한 침실에서 섹스하는 것에는 아무런 문제가 없지만, 이때 약간의 음악만 더 한다면, 분위기와 공간이 좀 더 무드 있게 변하겠죠. 섹스할 때 어색한 침묵을 좋아하는 사람은 없을 겁니다. 언제나 음악 틀고 하는 건 아니지만, 가끔 그날따라 각 잡고 하고 싶을 때, 음악을 찾게 됩니다. TV나 틀어놓거나 유튜브에서 팝송을 들으며 하는 경우도 있습니다. 특히 잔잔한 클래식이나 끈적한 재즈 음악이 나오면 키스로 시작하고 애무 단계까지 가는데 음악이 분위기를 더 잡아줍니다. 물론 스킨십이 무르익으면 이제 음악 소리가 안 들리고 대신 살이 부딪히는 소리가 나는 단계가 되지만요. 조용한 침실에서 섹스하는 것에는 아무런 문제가 없지만, 약간의 음악이 분위기를 조성하고 공간을 채울 수 있죠. 그래서 본인이‘섹스할 때 틀어놓는’ 음악 플레이리스트를 갖고 있으면, 지루한 섹스를 좋은 섹스로, 대단한 것으로 바꿀 수 있을지도 모르죠. 즉 섹스할 때 흥분이 잘 느껴지지 않고 지루해졌다면, 쉽지만 재밌게 파트너와 보다 적극적으로 소통할 수 있는 방법이 바로 음악이 됩니다. 마치 밋밋한 섹스에 향신료를 더하는 이치와 같다고 할까요? 파트너와 친밀감을 느끼는 동안 적절한 음악이 들리면 심리적 안정에 도움이 됩니다. 음악은 기분을 좋게 하는 강력한 요소이며, 좋아하는 노래를 들으면 뇌가 행복 호르몬인 도파민을 분비하기 때문이죠. 이 도파민은 섹스 중에 신체에서 이미 분비되는 호르몬에 더해지므로, 적절한 플레이리스트를 사용하면 즐거움을 한 단계 더 높일 수 있습니다. 한편 지난 2012년 영국에선 18세에서 91세 사이 2000명의 남녀를 대상으로 디지털 음악 서비스 스포티파이(Spotify)가 ‘음악과 로맨스, 유혹의 관계’에 대한 조사를 진행한 적이 있었는데요. 런던 골드스미스 대학의 음악 심리학자 다니엘 뮬렌시에펜 박사의 연구 결과에 따르면, 연인과 침대 속에서, 즉 성관계 중 들리는 BGM은 남녀 모두를 정점으로 끌어올릴 수 있다고 합니다. 음악이 일종의 ‘최음제’ 역할을 한다는 것! 때문에 ‘이 음악’들은 보다 ‘성공적인 잠자리’를 만들어낼 수 있습니다. 더 놀라운 사실은 이 음악들이 BGM으로 들려온다면 그렇지 않았을 때보다 함께 있는 이성에게 더 다가가고 싶게 만듭니다. 그렇기 때문에 섹스와 함께 음악을 들으면 쾌감이 생기고 심리적, 신체적 보상 감각이 더해집니다. 즉, 음악은 단지 신음 소리와 조화를 이루는 청각적인 요소가 아닌, 실제로 하나의 최음제와 같이 짜릿한 경험이 될 수 있다는 것! 음악은 또 인간의 감정과 신체에 영향을 미쳐, 심장 박동과 호흡을 빠르게 하고, 신체적 각성을 촉진합니다. 설령 힙합, 댄스, 클래식 어떤 장르를 듣던 상관없이 음악은 성생활을 자연스럽게 업그레이드 시켜줍니다. 그리고 그것은 음악을 켜면, 자신감이 커지고, 자존감이 높아지면서 섹스의 오르가슴에 보다 수월하게 도달할 수 있는 원리이기도 합니다. 또한 음악은 스트레스를 줄여줍니다. 스트레스가 적어지면 더 편안하고 현재에 집중할 수 있어 더 만족스러운 섹스로 이어질 수 있습니다. 게다가 음악을 틀면 보다 경험에 집중하고 방해 요소를 차단할 수 있습니다. 이때 좋아하는 노래를 파트너와 공유하면 유대감을 강화하고 친밀감을 강화하는 데 도움이 될 수 있겠죠. 여러분은‘나만의 섹스 플레이리스트’가 있나요? 이제 파트너와 로맨틱한 시간을 보내는 동안 듣는 음악을 찬찬히 준비해 보시면 어떨까요.

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