아쿠아포린이란 무엇일까?
아쿠아포린(Aquaporin)은 우리 몸 세포막에 뚫려 있는 물 전용 통로 단백질구조물 입니다. 세포막은 지질(기름)로 되어 있어 물 분자가 그냥은 잘 통과하지 못하는데, 세포가 살아가려면 물 공급이 필수입니다. 이때 아쿠아포린이 마치 수도관 밸브처럼 열려서, 물이 세포 안팎으로 빠르고 효율적으로 이동할 수 있게 합니다.
1992년 미국의 피터 애그레(Peter Agre) 교수가 처음 발견했고, 이 공로로 2003년 노벨 화학상을 받았을 만큼 중요한 발견입니다. 이 단백질 덕분에 우리는 땀, 눈물, 소변 같은 체액 조절은 물론이고 피부 보습까지 가능해졌습니다. 화장품 광고에서 “아쿠아포린 활성화!”라는 문구를 보셨다면, 바로 이 단백질이 이야기의 주인공입니다.
1. 아쿠아포린이 없으면, 하루에 물을 수십 리터 마셔야 한다
아쿠아포린은 특히 콩팥(신장)에서 생존과 직결됩니다. 우리 신장은 하루 180리터 가까운 혈액 속 수분을 걸러내는데, 그냥 다 버려버리면 금방 탈수로 죽게 됩니다. 그래서 필요한 만큼 물을 다시 흡수하는데, 이때 아쿠아포린이 수도관처럼 작동합니다.
실험에서 아쿠아포린이 없는 쥐는 소변을 농축하지 못해 맑은 오줌만 계속 보고, 이를 보충하려고 하루 종일 물을 엄청나게 마셔야만 생존할 수 있었습니다. 사람에게 이런 현상이 나타나면 ‘신장성 요붕증(신장의 문제 때문에 소변을 농축하지 못하고 묽고 많은 소변을 보는 병)’이 생기는데, 환자는 하루에 물을 10~20리터씩 마십니다.
보습 화장품에서 등장하는 단백질이 사실은 “생존의 열쇠”라는 점이 흥미롭습니다.
2. 물만 통과시키는 초정밀 문지기
아쿠아포린의 구멍은 지름이 약 0.3 나노미터(머리카락 굵기의 10만 분의 1)에 불과합니다. 너무 작아서 물 분자만 일렬로 줄 서서 지나갈 수 있습니다. 소금기(나트륨·칼륨 이온)나 다른 분자는 차단됩니다. 게다가 속도가 어마어마합니다. 아쿠아포린 하나로 초당 약 30억 개의 물 분자가 통과할 수 있습니다. 이 덕분에 세포는 에너지를 크게 쓰지 않고도 수분 균형을 빠르게 유지할 수 있습니다.
아쿠아포린은 말 그대로 세포 속 슈퍼 고속도로이자, “물만 골라 통과시키는 완벽한 문지기”입니다.
3. 술 마시면 아쿠아포린이 막힌다
술을 많이 마시면 소변이 평소보다 자주, 많이 나오지 않습니까? 그 이유 중 하나가 바로 아쿠아포린-2 때문입니다. 보통은 뇌하수체 호르몬(ADH, *항이뇨 호르몬)이 아쿠아포린-2를 자극해 콩팥이 물을 되돌려주는데, 알코올은 이 과정을 억제해 버립니다. 결과적으로 콩팥은 물을 재흡수하지 못하고, 희석된 맑은 소변을 잔뜩 내보내는 것입니다. 그래서 술을 많이 마신 다음 날은 탈수 · 갈증 · 두통(숙취)이 따라옵니다.
즉, “음주 후 갈증 폭탄”의 비밀에 아쿠아포린이 숨어 있던 것입니다. 🍺
*항이뇨 = 소변이 과도하게 나오는 것을 막는다.
4. 부활초의 생존 비밀
사막에서 완전히 말라 죽은 듯 있다가, 비가 오면 몇 시간 만에 초록빛으로 살아나는 신비로운 식물이 있습니다. 바로 부활초(Resurrection Plant)입니다. 부활초는 극도의 건조 상태에서 아쿠아포린을 닫아버려 물 손실을 최소화합니다. 그러다 비가 오면 다시 아쿠아포린을 열어 폭발적으로 수분을 끌어들여, 죽은 듯 말라 있던 잎이 다시 살아나는 것입니다. 이 덕분에 부활초는 “살아있는 화석”이라 불리기도 하고, 화장품에서는 바로 이 생존 원리에 착안해 부활초 추출물이 수분 강화 원료로 사용됩니다.
즉, 식물의 놀라운 회생 능력 뒤에도 아쿠아포린이 있었던 것입니다. 🌱
5. 뇌 부종 치료 연구에도 쓰인다
아쿠아포린은 피부나 신장뿐 아니라 뇌에도 있습니다. 문제는 뇌가 손상되거나 외상을 입으면 물이 몰려들어 뇌부종이 생긴다는 것입니다. 이때 아쿠아포린이 과도하게 활성화되면 물이 더 많이 들어가 붓기가 심해집니다. 그래서 최근 연구에서는 아쿠아포린 억제제를 활용해 뇌부종이나 뇌졸중 환자를 치료하려는 시도가 이어지고 있습니다. 즉, 피부 보습에서만 등장하는 줄 알았던 아쿠아포린이 사실은 신경외과 응급 치료 타깃이기도 합니다.
단백질 하나가 피부 · 콩팥 · 뇌까지, 전신 건강에 다 얽혀 있는 셈입니다.
마무리
아쿠아포린은 처음 들으면 그냥 “피부 수분 단백질”처럼 느껴지지만, 사실은 생존, 술, 사막 식물, 심지어 뇌 치료까지 이어지는 흥미로운 주인공입니다.
다음에 화장품에서 “아쿠아포린 활성”이라는 문구를 보시면, “아, 이건 노벨상 받은 단백질이고, 술 먹을 때 갈증 폭탄의 원인이며, 부활초도 살려내는 단백질이지” 하고 떠올리시면 화장품 성분 이야기가 한층 더 재미있게 다가올 것입니다 😊