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미국의 환경의학자. 세포막에 존재하는 G단백질을 발견하고 그것이 세포 내의 유전 정보전달에서 중요한 역할을 한다는 것을 해명해 길먼과 함께 1994년도 노벨 생리·의학상을 수상하였다.

1925년 마리랜드에 있는 벌티모어에서 12월 1일 출생하였다. 가장 관심 있었던 분야는 라틴어, 그리스어, 독일어 프랑스어였다. 사실 화학자 라부아지에와 개인적으로 친분이 있었던 과학 선생님이 지나치게 높은 수준의 수업을 진행하여 그의 흥미는 자연스럽게 언어로 흘렀고, 특히 불어는 1943년 그가 존스홉킨스 병원에 들어갈 때 그의 진로 방향에 많은 영향을 주었다고 한다. 고등학교 화학 선생님의 수준 높은 수업에도 불구하고 그는 화학에 관심이 많았다. 과학에 대한 흥미는 이웃에 살던 두 명의 친구와 경쟁하고 함께 수학과 과학을 공부하며 더욱 깊어졌다. 전쟁동안 그들은 각자 다른 곳으로 흩어지게 되었고, 볼티모어의 존스홉킨스대학교를 다니던 중 로드벨은 해군으로 발령받아 필리핀 정글에서 말라리아에 걸리기 전까지 남태평양에서 무선통신사로 일했다. 많은 다양한 사람들과의 교류는 그에게 건강의 중요성을 일깨워 주었다. 이러한 경험들은 그가 어릴 적 아버지가 운영하던 식료품 상점에서 사람 사이의 교류에 초점이 맞춰져 있던 그의 이웃과 집에서 경험한 어린 시절의 환경에 영향을 받았기 때문이었다. 이러한 모든 경험이 그를 과학자로 이끌었다고 그는 말하고 있다.

그가 군복무를 마치고 존스홈킨스 병원으로 돌아왔을 때, 프랑스 문학보다 현대 프랑스 작가 지드(Gide)와 실존주의 철학자의 작품을 읽는 열광적인 독자가 되었다. 처음에는 아버지의 뜻에 따라 의사가 되려고 했으나 의예과에서의 생활은 높은 학점을 받기 위한 학생들 사이의 치열한 경쟁 때문에 그는 별로 흥미를 느끼지 못했다. 당시 생물학부에 있던 훌륭한 교수들과 제임스 알버트(James Ebert)가 가르쳤던 소규모 학급이 그가 생물학을 공부하게 된 터닝 포인트가 되었다. 과학철학에 대한 장황한 담화와 그의 깊은 관심 그리고 일반적인 개연성에 있어서 생물학에 대한 그의 열정은 발생학을 연구하는 생물학자가 되기까지의 원동력이 되었다.

1949년 그는 그의 아내 바바라 레더맨(Barbara Ledermann)을 만났다. 그녀는 네덜란드에서 미국으로 이민을 왔고, 부모님과 동생은 아우슈비츠에서 생을 마감하였다. 전쟁동안, 그녀는 사진을 배웠고 발레단으로 훈련을 계속해 나갔었다. 영화, 예술 음악에 관심이 많았던 그녀는 로드벨에게 너무 매력적인 존재였고, 1950년 그 둘은 결혼을 하게 된다. 아내의 영향으로 로드벨은 과학의 세계로의 입문뿐만 아니라 예술에도 몰두하게 된다.

1949년에 학교를 졸업하고, 1954년에는 워싱턴대학교에서 생화학 박사학위를 받았다. 이후 그는 메릴랜드 주 베세즈다에 있는 미국국립보건원(NIH)에서 40년 가까이 재직하면서 호르몬이 세포, 특히 지방 세포에 미치는 영향을 연구했다. 1960년대에 그는 1971년 노벨상 수상자인 얼 W. 서덜런드(Earl Wilbur Sutherland Jr)가 호르몬의 신호 작용에 관해 강의하는 것을 듣고, 세포 바깥의 화학적 메시지가 세포막을 통해 세포 안으로 전달되는 신호 변환 과정을 구체적으로 밝히기 시작했다. 결국 그는 당시까지 알려지지 않았던 분자 덩어리(나중에 단백질로 밝혀짐)가 세포 바깥에서 안으로 화학적 신호를 전달하는 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 이 단백질은 에너지가 풍부한 분자인 구아노신 이인산염(GDP)과 구아노신 삼인산염(GTP)에 의해 활성화되기 때문에 그와 그의 동료들은 이것을 ''G 단백질''이라고 명명했다. 이 공로로 1994년 알프레드 길먼(Alfred G. Gilman)교수와 노벨 의학상을 공동수상한다.

''G 단백질은 인체의 세포가 신호를 전달하고 조절하는 과정에서 신호변환의 매개체 역할을 한다. 세포는 호르몬이 인체에서 어떻게 작용하느냐에 따라서 증식하거나 또는 억제 현상을 보인다. 따라서 ''G 단백질‘은 암 유전자에서 발현하거나 또는 호르몬에서 발현할 때 여러 가지 세포활동을 조절한다. 즉 세포가 증식하거나 또는 억제되는 과정을 조절하는 한편 호르몬에 의한 작용도 전달받기 때문에 기능이상에 따른 질병을 정확하게 알아낼 수 있다. 그 후 그는 1985년부터 1994년 은퇴할 때까지 노스캐롤라이나 주 리서치트라이앵글파크에 있는 국립환경보건학연구소에서 신호 변환에 관한 연구를 계속했다.

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.

자동차, 텔레비전처럼 복잡한 기계가 고장이 나서 종종 작동을 멈춘다고 해도 우리는 이상하게 생각하지 않습니다. 오히려 이런 복잡한 기계들이 항상 아무 고장없이 작동한다면 오히려 이것을 이상하게 생각할 것입니다. 하물며 우리가 알고 있는 가장 복잡한 기계인 인간의 몸이 가끔씩 고장이 나고 그래서 병을 앓게 되는 것 역시 그리 놀랄 만한 일이 아닙니다.

우리 몸은 수천, 수십억의 개별적인 단위 조직으로 이루어져 있고, 이들이 서로 나무블록과도 같이 완벽한 협력 관계를 유지해야만 모든 상황에 무난히 대처할 수 있습니다. 이는 우리 신체 내에 매우 정교한 교신 체계가 필요하다는 것을 의미합니다. 세포는 호르몬이라는 물질을 이용하여 다른 세포들과 화학신호를 주고받는다고 알려져 있습니다. 그러나 효과적인 교신은 올바른 신호를 보내고, 그 신호들을 정확하게 수용하여, 적합한 형태의 반응이 일어날 때만 가능합니다.

세포를 둘러싼 얇은 막은 세포 내부와 외부를 효과적으로 분리합니다. 그러나 세포 외부의 화학신호는 이 막을 넘어 어떻게든 세포 내부를 변화시킬 수 있어야 합니다. 그렇게 되어야 세포, 나아가 전체 생명체에 필요한 변화를 이끌어 낼 수 있습니다. 앨프리드 길먼 교수님과 마틴 로드벨 박사님은 바로 이런 세포 간의 교신에 관해 연구하였습니다.

마틴 로드벨 박사님과 그의 연구진은 약 25년 전부터 호르몬이라고 하는 화학신호가 세포막 외부 표면에 결합함으로써 내부 변화를 유도하는 기전에 대해 연구하기 시작했습니다. 그들은 세포막을 거치는 신호 전달을 세 단계로 설명하였습니다. 그 첫째 단계는 세포가 몸의 다른 부위로부터 전달된 화학신호를 인식하는 단계입니다. 로드벨 박사님은 이것을 ‘판별기’라고 불렀습니다. 마지막 단계는 신호전달 체계의 ‘증폭기’로서 인식된 신호를 세포 내부에 어떤 변화를 일으킬 수 있는 강한 신호로 증폭시키는 단계입니다.

로드벨 박사님의 가장 눈부신 업적은 바로 이 두 단계 사이에 어떤 ‘스위치’가 존재한다는 것을 밝힌 것입니다. 그는 이 스위치를 ‘변환기’라고 불렀으며, 이는 구아노신 트리포스페이트(guanosine triphosphate)와 같은 높은 에너지를 가진 물질에 의해 작동될 수 있었습니다. G 단백질에서 G라는 글자는 바로 이 구아노신 트리포스페이트의 G를 의미합니다.

앨프리드 길먼 교수님은 로드벨 박사님의 뒤를 이어 계속 연구하였습니다. 박사님들은 유전학과 생화학의 연구 기법을 조합하면서 많은 노력을 한 결과, 세포막의 여러 부위에서 G 단백질을 분리해 낼 수 있었습니다. 그리고 이 단백질의 작용에 대해 연구한 결과, G 단백질은 마치 시한 스위치처럼 작용하며 따라서 일정 시간만 신호를 전달할 수 있다는 것을 발견하였습니다. 우리는 이 G 단백질을 작은 기계 ‘부품’에 비유할 수 있습니다. 이 ‘부품’은 전화기에 꽂으면 통화를 가능하게 하고, 전등에 꽂으면 불을 켜고 끌 수 있게 하며, 전기 전열기나 커튼 등에도 사용이 가능한 그런 부품입니다. 즉 그 ‘부품’을 어디에 연결하여 썼느냐에 따라 다양한 적용이 가능하다는 뜻입니다.

오늘날 우리는 신호전달 체계의 모든 요소들, 즉 판별기, 스위치, 증폭기가 다양하게 존재하고 있음을 알고 있습니다. 모든 세포들은 각자 독특한 신호전달 체계와 그에 맞는 요소들이 있습니다. 따라서 이들은 외부의 신호를 각자 독특한 방법으로 받아들이게 되며 이에 따라 개별적으로 반응합니다. 다시 말해, 각 세포들이 몸에서 일어나는 무수히 많은 신호들 중에서 무엇을 인식할 것인지, 그리고 그 신호를 어떤 방법으로 얼마나 길게 전달할 것인지를 결정하는 방법이 모두 다르다는 것입니다. 따라서 세포 내부의 어떤 기관이 작동할 것인지 또는 멈출 것인지도 모두 다르게 나타나게 됩니다.

우리가 노벨 연회장의 다양한 ‘노벨 파르페 아이스크림’을 눈으로 볼 때, 망막에 존재하는 다양한 G 단백질들은 서로 협력하여 그 색깔, 빛, 그리고 그림자의 감각을 전달합니다. 음식의 향은 우리의 코에 있는 다른 G 단백질들을 활성화시킵니다. 그리고 파르페의 맛은 혀에 존재하는 또 다른 G 단백질들을 활성화시킵니다. 그리고 최종적으로 이 모든 감각을 통해 얻은 느낌이 뇌에서 분석·통합되는 과정에도 또 다른 많은 G 단백질들이 핵심적인 기능을 할 것입니다.

앨프리드 길먼 교수님과 마틴 로드벨 박사님의 발견으로 우리는 모든 생명체의 특징이자 선행 요구 조건인 무수한 다양성을 더 이해할 수 있게 되었습니다. 뿐만 아니라 왜 우리 몸이 때때로 제대로 기능하지 못하고 병에 걸리는지에 대해서도 알게 되었습니다. 콜레라에 걸려 심한 설사를 하는 이유는 소장에 존재하는 G 단백질의 기능 변화 때문입니다. 그 외에 다른 질병에서도 G 단백질의 변질을 관찰할 수 있습니다. 이와 같이 질병의 원인에 대해 좀 더 많은 것을 알게 된다면 앞으로 병의 치료는 훨씬 수월할 것으로 기대됩니다.

앨프리드 길먼 박사님, 마틴 로드벨 박사님.

저는 이 자리에서, 박사님들의 연구 결과가 생명의학계에 끼친 많은 영향들에 대해 설명하였습니다. 그리고 두 분께 카롤린스카 연구소 노벨위원회의 따뜻한 축하의 말씀을 전하게 된 것을 무한한 영광이자 즐거움으로 생각합니다. 이제 앞으로 나오셔서 국왕 전하로부터 올해의 노벨 생리·의학상을 받으시기 바랍니다.

왕립 카롤린스카 연구소 노벨 생리·의학위원회 베르틸 프레드홀름