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산소와 그 경쟁자들 
김홍표 ㅣ 지식을만드는지식
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  • 발행일
2013년 09월 10일
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620page/128*188*35
  • ISBN
9791130411446/1130411443
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  • 『산소와 그 경쟁자들』은 우리 몸에서 효소의 도움을 빌려 만들어지는 가스 분자, 즉 ‘바이오 활성가스’에 관한 기록이다. 김홍표 교수가 생화학, 면역학, 과학사, 진화의학을 종횡무진 넘나들며 우리 몸속 가스들, ‘산소와 그 경쟁자들’에 대해 알려진 모든 사실을 엮어 냈다.
  • 우리 몸속을 구성하는 100조에 이르는 세포의 상당 부분이 가스를 만들거나, 그 가스에 반응해 무엇인가 일을 한다. 세포들끼리 신호를 전달할 때 긴요한 역할을 하기도 하고, 혈관을 확장하는 기능을 맡기도 한다. 이 책은 우리 몸에서 효소의 도움을 빌려 만들어지는 가스 분자, 즉 ‘바이오 활성가스’에 관한 기록이다. 김홍표 교수가 생화학, 면역학, 과학사, 진화의학을 종횡무진 넘나들며 우리 몸속 가스들, ‘산소와 그 경쟁자들’에 대해 알려진 모든 사실을 엮어 냈다. 전공자들에게 새로운 관점과 통찰을 안겨 줄 책이다. 출판사 책 소개 책의 서두 부분은 우리가 바이오 활성가스(biologically active gases)라고 이름 붙인 일산화질소, 일산화탄소, 그리고 황화수소에 대해 독성 가스가 갖는 어두운 측면을 기술하면서 시작할 것이다. 사실 가스를 만들어 내는 모든 기술은 세균에서 비롯되었다. 단순하기 그지없는 세균은 생화학적 변화무쌍함을 두고서라면, 인간을 포함한 진핵 세포군을 압도하고 있다. 세균은 어떠한 생화학적 레퍼토리를 가지고 있을까? 거대한 몸집을 가진 생명체에서 이러한 가스들은 대부분 효소의 작용을 통해서 만들어진다. 골치 아프기 짝이 없는, 오페론으로 유명한 자코브와 모노의 표현을 빌리면 ‘대장균에서 옳은 것은 코끼리에서도 옳다.’ 대위법적인 오류를 무릅쓰고 말하자면, 세균에서도 가스는 효소에 의해 만들어진다. 그러므로 우리가 이러한 가스의 양과 활동 범주를 생각할 때는, 일반적인 효소의 행동 수칙을 염두에 둘 필요가 있다. 첫째는 효소가 재료로 쓸 기질(substrate)과 조미료 같은 조효소(cofactor)가 충분히 존재하는가를 고려해야 한다. 둘째, 효소라는 단백질의 조절 혹은 구조 변화를 동반할 수도 있는 단백질 구성 아미노산의 수식(modification)에 대해서도 생각해야 한다. 셋째는 효소가 얼마만큼 만들어지고, 세포 혹은 조직의 어디쯤에서 일을 수행하는가, 마지막으로는 어떤 순간에 가스가 만들어져야 하는가 하는 측면, 모두를 고려해야 한다. 한편, 일산화탄소는 헴(heme)이라는 매우 복잡한 화합물을 분해하는 과정에서 생성된다. 헴은 여덟 단계의 과정을 거쳐 만들어진다. 생명체 내부에서 바이오 활성가스를 만들어 내는 효소들 면면을 들여다보면, 이들은 헴을 가지고 있거나, 최소한 헴과 결합해야만 한다는 사실을 알 수 있다. 일산화질소를 만들어 내는 효소인 일산화질소 합성효소는 최소한 세 가지 종류가 알려져 있는데, 효소가 존재하는 장소 혹은 효소의 발현 양상과 관련이 있다. 혈관에서 주로 만들어지고 혈관 확장을 매개하는 경우 혈관내피세포(endothelial)를 따서 혈관성 일산화질소 생성효소(NOS)라고 한다. 신경계에 주로 분포하고 거기서 신경전달물질로 작동하는 경우는 신경계(neuronal) NOS라고 한다. 평소에는 잠잠하게 있다가 스트레스를 받는 경우에만 득달같이 나타나서 일을 하는 경우는 유도성(inducible) NOS라고 한다. 헴의 합성과 헤모글로빈의 진화적 역사를 좀 살펴보면서, 한편으로는 헴 함유 단백질에 대해서 알아보고, 그와 함께 헤모글로빈이 운반하는 산소의 세계로 서서히 들어갈 것이다. 바이오 활성가스의 보편적 기능은, 헤모글로빈의 철 원자에 결합할 수 있는, 이들의 화학적 특성에서 비롯된다. 생명체에 치명적인 양보다 훨씬 적지만, 우리 몸에서 만들어지는 양보다 조금 많은 정도의 가스는 생명체에 어떠한 영향을 끼칠까? 바로 이 부분이 우리가 살펴보고 연구하고자 하는 관심 분야다. 헴은 화학적인 용어로 말하자면, 테트라피롤 구조를 기본으로 한다. 질소를 1개 ...
  • 들어가며 1. 바이오 활성가스란? 올라비우스 일산화탄소 지금까지 알려진 일산화탄소의 얼굴 일산화탄소의 응용 고기는 붉다 에너지 공급원으로서 일산화탄소의 역할 황화수소의 발견: 파리의 하수구에서 생리학의 신호전달물질로 2. 왜 가스인가 가스의 화학적 성질 우리 몸이 가스를 만든다고? 니트로글리세린 일산화질소: 혈관을 확장하다 단백질을 수식하는 100가지 방법 신호 전달자로서 가스의 호흡 조절 신경계를 통한 일산화질소의 호흡 조절 일산화탄소 장거리 통신: 면역 황화수소 요소 회로: 질소와 산소 순환의 역사 요소는 고세균의 생명수 광합성을 하는 척추동물 3. 포르피린에서 헴으로 우로포르피린 식물속 색소 질소를 포함하지 않은 색소 질소 함유 색소 헴은 크렙스 회로에서 오래된 분자, 헴 헴은 무슨 일을 할까? 모든 테트라피롤은 우로포르피리노겐 III로부터 출발 물질이 동물과 다른 식물의 헴 합성 두 얼굴의 유글레나 기생충 딜레마 헤모조인과 조인(join)하다 헴 산화효소 첨복포자충의 헴 합성 헴이 필요없는 첨복포자충? 헴 대사 조절 포인트 첨복엽록체: 사라진 녹색의 저편 헴 합성의 조절:...
  • 우리가 아직 모르는 가스 물질을 지금도 누군가 만들고 있을지 모른다. 가스의 역사는 오래되었지만 그 가스가 우리 몸에서 만들어진다는 사실을 알게 된 것은 그리 오래되지 않았다. 이들 가스가 유기체 내부 물질대사의 산물임을 알게 되었다는 말이다. 앞에서 우리는 이 세 종류의 가스가 혈관을 확장하거나 신경전달물질로 사용된다는 기능적인 측면을 살펴보았다. 생물학적으로 활성이 있는 가스라는 의미를 담아, 나는 이들 분자들을 바이오 활성가스라고 부를 것이다. 기능적인 측면에서 보면, 이들 가스는 일단 헴과 친화력이 있다. 일산화질소도 그렇고 황화수소도 그렇다. 또 이들 가스가 생체의 내부에서 만들어질 때 관여하는 효소들 대부분이 헴 결합 단백질이다. 헴이 없다면 이들 효소는 활성이 적거나 사라진다는 의미다. 헴 산화효소는 헴을 분해하여 헴의 항상성을 조절하는 단백질이다. 따라서 본성상 과도한 헴 산화효소의 활성은 세포 내부에 있는 헴의 양을 고갈시킨다. 이때는 다시 헴을 만들어 내는 과정이 가동되어야 할 것이고, 이 두 과정은 물고 물리면서 서로 되먹임 작용을 하고 있다. - 31~32쪽
  • 김홍표 [저]
  • '적혈구에서 미토콘드리아는 왜, 언제 사라졌을까?', '화살나무 줄기에선 어째서 십자날개가 돋아난 것일까?' 남들이 궁금해하지 않는 사소한 것들에 끊임없이 질문을 던지고 답을 찾고자 애쓰는 생물학자이다. 서울대학교 약학대학 약학과를 졸업하고 동 대학원에서 석사학위와 박사학위를 받았고, 국립보건원 박사후 연구원과 인하대 의과대학 연구교수를 지냈으며 피츠버그 의과대학, 하버드 의과대학에서 연구했다. 현재 아주대학교 약학대학 교수이다. 천연물 화학, 헴 생물학, 바이오 활성가스 생물학, 자기소화, 면역학과 관련된 여러 편의 논문을 썼다.
    '2009~2014년 한국인 기초과학 상위 연구자(한국연구재단이 톰슨로이터 DB의 피인용 상위 10% 논문을 분석한 자료)' 중 의학 분야 4위, 약학 분야 3위 연구자이다. 지은 책으로 [김홍표의 크리스퍼 혁명], [먹고 사는 것의 생물학], [산소와 그 경쟁자들]이 있고 옮긴 책으로 [물의 과학], [섹스, 다이어트 그리고 아파트 원시인], [헴 생물학], [내 안의 바다, 콩팥], [우리는 어떻게 태어나는가], [진화와 의학], [신기관], [인간과 동물의 감정표현], [제2의 뇌]가 있다.
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