[생명과학] 세포분열과 암

 

 

종양은 양성 종양과 악성 종양 두 가지로 나눌 수 있고 그중에서도 악성 종양이 바로 암이 된다. 양성 종양은 천천히 자라며 외피에 싸여 있기 때문에 주변 조직과 구분된다. 그리고 전이가 거의 일어나지 않으며 경계가 뚜렷하기 때문에 수술로 제거하기가 용이하다. 하지만 악성 종양은 빠르게 자라며 외피가 없기 때문에 주변 조직을 침범하고 전신으로 전이될 수 있다. 수술로 제거도 어렵다는 특징이 있다. 암으로 알려진 악성 종양에 대해 더 자세히 알아보자.

 

1. 특징

악성 종양은 분열 조절이 제대로 되지 않고 밀도 의존적 억제가 안 된다. 인테그린이나 카드헤린 등의 발현이 감소하면서 부착 비의존적으로 바뀌고 세포 골격도 느슨해진다. 그리고 기존에 가지고 있던 고유한 기능을 잃고 탈분화된 미성숙 상태로 변한다. 악성 종양은 주변 조직으로 침투할 수 있는데 새로운 혈관을 형성하면서 혈관이나 림프관을 통해 전이가 이루어진다. 스스로 성장 인자를 방출하면서 증식하기도 한다.

 

2. 원인

(1) 돌연변이 물질

여러 가지 돌연변이원들이 DNA의 구조를 변성시키거나 염기 이상을 발생시킨다. 특히 간에서 시토크롬 P450이 돌연변이원을 해독하는 과정에서 산화되면서 반응성이 더 커질 수 있다.

 

(2) 유전자 파괴

DNA를 복제하는 과정에서 실수가 일어나거나 전이인자의 전위 등 여러가지 이유로 유전자가 파괴될 수 있다.

 

- 원암 유전자(Proto-oncogene) 파괴: 세포가 성장하는 것과 관련된 세포 신호 전달계 유전자가 파괴되면 계속 성장과 분열을 진행하면서 암세포가 된다.

 

- 문지기 유전자(Gatekeeper gene) 파괴: 세포 사멸 유전자 혹은 세포 분열 조절 유전자가 파괴되면 조절이 불가능해져 암세포가 된다.

 

- 관리 유전자(Caretaker gene) 파괴: DNA를 수선하는 유전자가 파괴되면 돌연변이가 수선되지 않아 암세포가 된다.

 

*p53

p53은 평소에는 소량 발현된다. 하지만 산소가 고갈되거나 미세소관이 파괴될 때, DNA가 파손되거나 텔로미어가 마모되는 경우 반감기가 늘어나면서 세포 내에 축적된다. 그러면서 세포 주기, 세포 자살, 유전자의 안정성 등을 조절하는 역할을 한다.

하지만 p53 유전자가 망가지면 세포 분열이 조절되지 않아 계속 진행되고 세포 자살도 일어나지 못한다. 계속 DNA가 망가지면서 돌연변이가 축적되고 암세포가 될 수 있다.

 

*BRCA2

BRCA2는 끊어져있는 DNA를 수선하는 단백질 정보를 가진 유전자다. 이에 돌연변이가 생기면 유방암에 걸릴 확률이 높아지게 된다. DNA 수선 유전자가 망가진 암세포들은 DNA가 망가지게 되면 수선이 되지 않기 때문에 고에너지 방사선을 쪼이면 정상 세포보다 DNA의 손상이 더 과도해진다. 그래서 더 쉽게 사멸한다. 그렇기 때문에 항암 치료로 이러한 요법이 사용되기도 한다.

 

(3) 종양 바이러스

1) DNA 바이러스 - 인간 유두종 바이러스(Human papilloma virus, HPV)

바이러스의 입자가 자궁 상피세포의 세포막에 발현되어있는 헤파린을 수용체로 결합하면서 엔도시토시스 된다. 엔도좀의 pH가 낮아지면 캡시드가 제거되면서 DNA만 빠져나와 핵으로 들어가게 된다. 숙주세포의 RNA 합성효소 Ⅱ가 바이러스 DNA의 프로모터에 붙어 유전자를 전사한다. 그 결과 전사된 1차 전사체는 선택적 스플라이싱을 통해 여러 mRNA들이 되어 단백질들을 발현한다. S기에 복제가 되고 감염된 상피세포가 각질 형성 세포로 분화되면 후기 유전자들이 전사 및 번역된다. DNA가 많이 복제되면 핵에서 캡시드와 조립되어 세포를 파괴하고 방출된다.

각질 형성 세포가 체세포 분열을 더 이상 하지 않으면 바이러스가 증식을 위해 단백질들을 합성해 각질 형성 세포를 S기로 들어서게 한다.

바이러스 DNA가 숙주세포의 DNA에 우연히 삽입되면 캡시드와 조립되어 방출될 수 없기 떄문에 숙주세포는 바이러스 DNA를 계속 지닌 상태에서 분열이 진행되고 결국 암화 된다.

 

2) RNA 바이러스 - 라우스 육종 바이러스(Rous sarcoma virus, RSV)

라우스 육종 바이러스는 닭에 종양을 일으키는 바이러스로 라우스가 1911년에 발견했다. 외피와 캡시드로 이루어져 있으며 캡시드 내에는 동일한 (+) RNA 핵산이 두 분자 있으며 숙주세포 내에서 증식하기 위해 필요한 역전사효소, 삽입효소, 단백질 분해효소가 있다.

바이러스 입자가 세포막의 수용체에 부착하면 외피, 세포막이 융합하면서 캡시드만 세포 안으로 진입한다. 캡시드의 틈으로 dNTP가 들어가면 그 안에서 역전사효소가 역전사 과정을 진행한다. 그러면서 (+) RNA가 이중가닥의 cDNA로 바뀐다. PIC가 핵막이 없는 상태인 M기 숙주세포의 염색체로 접근하고 삽입효소가 cDNA 양쪽 끝의 LTR 서열을 인식해 이를 숙주세포의 염색체에 삽입한다. 그러면 프로바이러스 상태가 된다. 이러한 상태에서 전사가 개시되고 생겨난 두 가지 mRNA가 번역되면서 최종적으로 핵산과 캡시드가 조립된 후 방출된다.

조상 RSV가 숙주 염색체의 c-Src 유전자 근처에 우연히 삽입이 되면 바이러스 입자가 방출될 때 c-Src 유전자도 함께 갖고 나올 수 있다. 그러면 c-Src 유전자에서 단백질 활성을 조절하는 도메인이 결실된다. 그리하여 현재의 RSV는 돌연변이가 일어난 v-Src를 갖고 있는데 숙주세포에 감염되면 세포 분열 신호를 계속 받게 되어 숙주세포가 결국 암화 된다.