암세포의 정체 ③ : 미토콘드리아의 푸마르산 호흡

한계 상황에 이르면 암세포의 

미토콘드리아는 푸마르산 호흡을 하게 된다 

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1. 산소가 부족하다고 해서 

세포 내 소기관인 미토콘드리아를 버릴 수는 없다. 

또한 미토콘드리아도 어떻게든 살아남으려고 노력한다. 

그 노력의 하나가 푸마르산 호흡이다. 

 

2. 이 호흡법은 산소가 거의 없는 장(腸)관내에 서식하는 

회충 등의 기생충 세포에 있는 

미토콘드리아가 이용하고 있는 호흡법이다. 

 

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3. "암 세포는 많은 포도당을 소모하기 때문에 

우리 몸에서 에너지를 빼앗아 간다" 

이런 말을 자주 듣게 된다. 

그러나 실제로는 암세포는 포도당을 절약하기 위해 

푸마르산 호흡을 이용한다. 

 

4. 인간의 세포라고 해도 

지금까지 생물의 긴 역사에 염기적 상황에 몰린적도 있었을 것이다. 

그것을 극복했을 때 얻게 된 유전자를 지금도 보존하고 있을테고 

인간의 무절제로 인해 발생한 산소 부족 상태를 벗어나기 위해 

자고 있던 그 유전자를 부활시킨 것이다. 

 

5. 일반적인 호기성 호흡은 

세포내에 흡수된 포도당은 해당계에 의해 피루브산으로 대사된다. 

피루브산은 미토콘드리아내로 흡수돼 

구연산 회로, 전자 전달계를 거쳐 ATP의 생산에 사용된다. 

이때 전자 전달계의 작업을 위해 산소가 사용된다. 

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6. 한편, 푸마르산 호흡은 

포도당을 포스포에놀피루브산으로 변환될 때까지는 해당계와 동일하지만 

푸마르산 호흡은 비교적 고농도로 존재하는 이산화탄소를 이용하여 

세포질 내에서 옥살로아세트산을 만든다. 

그런 다음 사과산으로 변환된 후에 미토콘드리아내로 흡수된 뒤 

푸마르산으로 변환한다. 

 

7. 푸마르산은 전자 전달계에서 전자의 최종 수용체로서 

산소 분자 대신 이용된다. 

따라서 산소는 필요 없게 된다. 

이 과정에서 푸마르산은 호박산으로 변환되어 

세포 밖으로 배출된다. 

 

8. 또한 미토콘드리아내로 흡수된 사과산의 일부는 

피루브산으로 변환될 때 이산화탄소를 방출함과 동시에 

NADH(전자 전달계에 에너지를 공급하는 입자)를 생성하고 

푸마르산과 함께 전자 전달계의 구동에 사용된다. 

생선된 피루브산은 아세틸 CoA의 생성 등 다양한 용도로 사용된다. 

 

9. 푸마르산 호흡 방법은 일반적으로 

호기성 호흡에 비해 에너지 효율은 나쁘지만 

해당계만으로 하는 호흡보다는 효율이 좋다. 

무엇보다도 미토콘드리아가 산소 부족 상태에서도 살아남을 수 있다. 

그리고 적으나마 ATP를 세포에 공급할 수도 있다. 

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