“일주일만에 체중 30% 감량”…아미노산 하나가 일으킨 ‘대사 붕괴’

생쥐 실험서 확인...시스테인 결핍되자 몸의 에너지 대사 중단

시스테인이라는 필수 아미노산의 결핍이 극적인 체중 감량을 일으킨다는 연구 결과가 나왔다. [사진= 게티이미지뱅크]

시스테인(cysteine)이라는 아미노산 하나가 결핍되자 일주일만에 체중의 30%가 감소하는 대사 붕괴가 일어났다.

미국 뉴욕대 그로스만 의대 연구팀은 생쥐 실험을 통해 시스테인 결핍이 몸속 에너지 대사 과정을 멈추게 한다는 것을 발견했다고 밝혔다. 연구팀이 유전자 편집을 통해 체내에서 시스테인을 생산할 수 없도록 만든 생쥐에게 시스테인이 없는 특수 식단을 먹인 결과 일주일 만에 몸무게가 30% 감소한 것이 확인됐다. 이 연구는 국제학술지 《네이처(Nature)》에 21일 게재됐다.

시스테인은 아미노산 중 하나로, 체내에서 에너지를 만들어내는 데 꼭 필요한 '코엔자임A' 합성에 핵심적인 역할을 한다. 연구팀에 따르면 시스테인이 사라지자 코엔자임A 수치가 급격히 하락했고 세포는 더 이상 음식을 에너지로 바꾸지 못하게 됐다.

그 결과 당장 필요로 하는 에너지를 얻기 위해 몸은 저장된 지방을 불태우기 시작했다. 시스테인이 결핍된지 단 1주일만에 쥐의 체중은 약 30% 감소했다.

코엔자임A는 체내 100가지 이상의 대사 반응에 관여하는 중요한 물질이다. 이전까지는 코엔자임A 생산에 결함이 있는 실험동물들이 대부분 유아기를 넘기지 못해 성체에서의 연구가 어려웠으나, 이번 연구는 성체 동물에서 코엔자임A의 역할을 구체적으로 규명한 첫 사례로 평가받고 있다.

연구팀은 시스테인 결핍이 세포 스트레스 반응도 일으킨다는 점을 발견했다. 시스테인이 결핍된 실험 생쥐의 세포는 통합 스트레스 반응(ISR)과 산화 스트레스 반응(OSR)을 동시에 일으켰는데, 이는 일반적으로 암세포에서나 나타나는 희귀한 현상이다. 이러한 스트레스 반응은 식욕을 억제하고 지방 합성을 막는 호르몬인 GDF15를 폭발적으로 늘려 체중 감소를 더욱 가속화했다.

연구를 주도한 에브게니 누들러 뉴욕대 의대 교수는 "시스테인 결핍이 몸속 복잡하게 얽힌 생물학적 네트워크를 한꺼번에 작동시키며 극적인 체중 감소를 초래했다"며 "이 연구는 단순한 체중 감량을 넘어 대사 작용의 근본적인 원리를 보여주는 획기적인 발견"이라고 말했다.

사람에게 적용?…"쉽지 않아"

그렇다면 이 방법을 사람에게도 적용할 수 있을까? 연구팀은 이 연구를 바로 사람에게 적용하긴 어렵다고 단언했다. 시스테인은 고기, 유제품, 곡물 등 대부분의 음식에 포함돼 있다. 때문에 일상 식단에서 이를 완전히 제거하는 것은 거의 불가능하다. 이번 실험의 경우 실험 생쥐는 시스테인을 없앤 특수 액상 식단을 섭취했다.

또한 시스테인은 체내 해독, 면역, 항산화 작용 등 다양한 생리 기능에 필수적인 물질이다. 결핍 땐 약물 내성 저하와 장기 손상 위험이 크다.

이번 연구는 9가지 필수 아미노산 중 하나를 제거했을 때 어떤 일이 벌어지는지를 상세히 분석한 첫 연구다. 연구진은 "시스테인을 제거했을 때 나타나는 체중 감소 효과는 다른 아미노산에 비해 훨씬 더 극적이었다"고 밝혔다.

이러한 결과를 바로 인간에게 적용하기는 어렵지만, 식습관을 조절해 시스테인 섭취를 줄일 수는 있다. 동물성 식품보다는 채소, 과일, 콩류 등 식물성 식품이 시스테인과 그 전구체인 메티오닌(methionine)의 함량이 상대적으로 낮기 때문이다. 그동안 식물성 식단이 대사 건강에 긍정적인 영향을 미친다는 연구는 많았지만, 이번 실험 결과는 그 이유가 '시스테인 섭취 감소'에 있을 가능성을 제기한다.

공동 연구자인 댄 리트먼 교수는 "앞으로 특정 조직에서만 시스테인 합성을 회복시켜 어느 기관이 체중 감량에 가장 큰 영향을 미치는지 살펴볼 예정"이라며 "장기적으로는 시스테인을 완전히 제거하지 않고도 비슷한 대사 효과를 유도하는 전략을 찾고자 한다"고 말했다. 이번 연구는 하워드 휴즈 의학연구소와 블라바트닉 패밀리 재단의 지원으로 진행됐다.

김다정 기자 (2426w@kormedi.com)