[와우! 과학] 인체 세포가 삼중 ‘자폭 모드’를 지닌 이유는?

인체 감염을 일으키는 세균 가운데 일부는 사람 세포 속으로 침투해 증식한다. 핵이 없는 원시적인 생명체인 세균은 사람 세포보다 매우 작기 때문에 가능한 일이다. 물론 사람 세포 속에서 살아가는 일도 쉽지는 않지만, 일단 세포 속에 숨으면 인체 면역 시스템으로부터 안전하게 보호받으면서 숙주의 영양분을 가로챌 수 있다. 세균을 잡아먹는 백혈구는 물론이고 항체나 다른 세균 파괴 물질은 사람 세포 속의 박테리아에 대해서는 무용지물이다.

이런 세포 내 세균 감염에서 인간 세포의 마지막 수단은 자폭이다. 아예 세균과 함께 ‘동귀어진’(同歸於盡)하는 것이다. 이런 상황에서 살아남은 독한 세균이라도 밖으로 나오는 순간 우리 몸의 면역 시스템에 공격에서 벗어날 수 없다. 결국 이런 방식으로 인체는 세포 내 감염을 일으키는 세균 감염을 극복한다.

호주 멜버른 대학 및 월터 앤 엘리자 연구소(Walter and Eliza Hall Institute)의 과학자들은 세포 내 세균 감염을 일으키는 대표적인 세균인 살모넬라균을 대상으로 인체 세포가 어떻게 자폭하는지 연구했다. 연구팀에 따르면 살모넬라균에 감염된 사람 세포는 세 가지 자폭 모드를 통해 파괴된다. 계획된 세포 자살인 아포토시스(apoptosis), 세포의 강한 염증성 반응을 통한 세포 사멸인 피이롭토시스(pyroptosis), 그리고 세포 괴사인 네크롭토시스(necroptosis)가 그것이다.

연구팀은 살모넬라균에 감염된 사람 세포에서 이 세 가지 기전 중 하나를 차단했다. 그 결과 세균 감염은 특별한 문제 없이 통제됐다. 하지만 이 세 가지 기전 모두를 차단한 경우에는 아예 세포 자폭이 일어나지 않아 살모넬라균이 충분한 시간 동안 증식해 세포 밖으로 빠져나올 수 있었다. 그 결과 세균 감염과 전파가 왕성하게 일어났다.

연구팀은 세포가 여러 가지 자폭 모드를 지닌 이유가 확실한 자폭을 유도하기 위한 것이라고 해석했다. 사실 세균 역시 세포 자폭을 방해하는 물질을 분비할 수 있다. 하지만 여러 개의 자폭 모드를 동시에 작동시킬 경우 세균이 이 과정을 차단하기는 쉽지 않다. 이번 연구는 살모넬라균 하나만을 대상으로 이뤄졌지만, 연구팀은 다른 세포 내 세균 감염에서도 비슷한 기전을 통해 세균 증식을 억제할 가능성이 크다고 보고 있다. 아이러니한 일이지만, 우리의 삶이 세포의 죽음을 통해 유지되는 셈이다. 삶과 죽음은 동전의 양면 같은 존재일지도 모른다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com