본 논문에서는 자연계에서 여러 생리적 기능 조절을 담당하는 신호전달 기전의 중요 물질의 역할을 하는 멜라토닌에 관해 설명하고 있다. 멜라토닌의 주기적 합성 및 분비 조절과 관련해 AANAT 전사와 AANAT 단백질 발현의 조절 기전 및 내인성 분비 기전을 소개하고 생리학적 기능과 그 중요성을 분석했다.
<h1>배 경</h1> <p>모든 생명체에 있어서 낮과 밤, 계절의 변화는 생존에 큰 영향을 주고, 변화에 대한 적응 과정은 생명체의 생리적 기능 유지에 매우 중요하다. 따라서 하루 주기(일주기) 및 계절의 변화에 따라 작용하는 호르몬들에 대한 많은 연구가 이어져왔다. 지금으로부터 40여 년 전, 송과체(pineal gland)에 대한 연구가 처음으로 알려졌고, 그 주 생성물인 멜라토닌에 대한 연구가 병행되었다. 멜라토닌은 자연계에 매우 폭넓게 존재하면서 여러 생리적 기능 조절을 담당하는 신호전달 기전의 중요 물질로서 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다. 이러한 멜라토닌은 단세포 생물에서 식물, 척추동물에 이르기까지 모든 유기체에서 발견되었으며, 척추동물에서는 주된 분비샘인 송과체 이외에도 눈의 망막, 골수세포, 혈소판, 위장관, 피부나 림프절 등에서도 분비가 된다는 사실 역시 밝혀졌다.</p> <p>멜라토닌의 합성과 분비는 어두울 때 촉진되고 밝은 상태에서는 억제되며, 빛의 존재 유무에 따른 24 시간 일주기(circadian rhythm)에 관여하며 신체 내 생성 양의 주기적 변화를 통해 신체의 생리적 기능에 여러 변화를 발생 시킨다. 특히 척추동물에 있어서 멜라토닌의 주기적 합성 변화가 매우 공통적으로 나타난다는 사실이 연구되었다. 따라서 멜라토닌은 척추동물에 있어서 일주기 리듬의 주요한 표지인자라 볼 수 있다.</p>멜라토닌은 일반적으로 뇌의 송과체에서 트립토판으로부터 만들어진다. 이러한 멜라토닌 합성의 주기적 변화는 내인성의 조절기전에 따라 발생한다고 알려져 있으며, arylalkyl-amine-N-acetyltransferase (AANAT) 단백질의 발현의 정도에 따라 변화한다고 밝혀졌다. 여러 연구에서 여러 단계의 단백질 합성 과정에 따른 분석을 통해, AANAT 단백질의 야간 발현 증가는 전사 단계, 전사 후 단계, 번역 단계, 번역 후 단계에서 AANAT의 생합성이 조절된다는 것이 밝혀졌다.</p> <p>멜라토닌의 생리적 기능 역시 매우 다양하여 그 영역이 일주기 및 한 해의 주기적 변화의 신호 전달에 그치지 않고 여러 신체적 기능을 조절하는 중요한 신호 전달 인자로 작용을 한다. 이러한 여러 기능적 연관성에 의해 멜라토닌의 결핍 혹은 비정상적 합성이 일주기성 수면장애 및 불면증의 원인이 되고 나아가 암이나 퇴행성 신경질환, 면역관련 질환을 야기할 수 있다고 보고되고 있다.</p> <p>이번 총설을 통해 멜라토닌의 주기적 합성 및 분비 조절과 관련하여 AANAT 전사에서부터 AANAT 단백질의 발현까지의 조절 기전 및 내인성 분비 기전에 대한 보다 최신의 정보를 소개하고, 최종적으로는 멜라토닌의 생리학적 기능에 대해 잘 알려진 수면, 체온 조절, 일주기 및 계절 리듬의 조절을 비롯하여 현재 많은 연구가 진행 중인 생식기계, 면역계, 정신의학적 영역에서의 생리적 중요성을 알아보고자 한다.</p>