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여왕벌 만드는 로열젤리 비밀 풀렸다
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여왕벌 만드는 로열젤리 비밀 풀렸다

동아일보입력 2011-06-03 03:00수정 2011-06-03 09:35
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단백질 성분인 ‘로열랙틴’ 먹으면 애벌레가 여왕벌로 변해
日 마사키 가마쿠라 박사 로열젤리 성분 분석
《홍삼과 함께 건강식품의 대명사인 로열젤리. 하지만 꿀벌들에게는 자신의 ‘신분’을 결정짓는 중요한 음식이다. 유전적으로 똑같은 애벌레이지만 로열젤리를 맛만 보느냐, 질리도록 먹느냐에 따라 평민(일벌)이 되느냐, 왕족(royal·여왕벌)이 되느냐가 결정되기 때문이다. 로열젤리는 일벌이 애벌레를 기를 때 분비하는 물질로 여왕벌이 될 애벌레는 로열젤리가 담긴 왕대라는 특수한 보육실에서 마음껏 로열젤리를 먹으며 자란다. 그 결과 여왕벌이 되는데 여왕벌은 몸이 클 뿐 아니라 수명이 일벌(1∼2년)의 10배나 되고 결정적으로 매일 2000개의 알을 낳는다(일벌은 불임).》

로열젤리가 가득 찬 특수 보육실에 여왕이 될 운명을 지닌 애벌레가 들어 있다. 위키피디아 제공
로열젤리는 도대체 어떤 성분으로 이뤄져 있을까. 물 67%, 단백질 12.5%, 당 11%, 지방 5%, 그리고 미네랄과 비타민 등 미량성분. 이것만 가지고는 로열젤리의 위력을 설명하기가 곤란하다. 그런데 과학자들이 로열젤리의 신비를 밝히려고 뛰어든 지 거의 100년 만에 마침내 그 해답이 밝혀졌다.

○ 로열젤리 힘의 비밀은 ‘로열랙틴’

과학학술지 ‘네이처’ 5월 26일자에는 일본 도야마(富山) 현립대 생명공학연구센터 마사키 가마쿠라 박사의 6쪽짜리 논문이 실렸다. 로열젤리 힘의 비밀은 바로 ‘로열랙틴’이라는 단백질이라는 것. 100년 된 미스터리를 풀었다는 것도 대단하지만 저자가 한 사람이라는 사실이 더 놀랍다.

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원래 마사키 박사는 로열젤리 보존상태와 피로해소 효과의 관계를 연구했다. 섭씨 40도에 일주일간 보관한 로열젤리는 피로해소 효과가 사라진다는 논문을 2001년 일본의 한 영양학술지에 게재했다. 마사키 박사는 이 로열젤리를 애벌레에게 먹여봤다. 그랬더니 상대적으로 몸이 크게 자라지 않고 난소도 작아 알을 덜 낳았다.

그는 여기서 한 걸음 더 나아가 섭씨 40도에서 2주, 3주, 한 달을 둔 로열젤리를 먹여봤다. 그러자 여왕벌의 특징이 점점 약해지더니 한 달짜리에서는 일벌이 나왔다. 로열젤리의 약발이 다한 것이다. 그는 로열젤리의 성분을 분석해 약효가 약해지는 것과 같은 패턴으로 파괴되는 성분을 찾았고 마침내 한 단백질이 동일한 패턴을 보인다는 사실을 발견했다. 마사키 박사는 “로열젤리 안에 있는 로열랙틴이라는 단백질은 섭씨 40도에서 한 달이 지나면 완전히 파괴됐다”며 “효과가 없는 로열젤리에 신선한 로열젤리에서 정제한 로열랙틴을 첨가하자 다시 여왕벌로 만드는 힘을 찾았다”고 설명했다.

○ 초파리 실험으로 효과 입증돼

일벌들이 여왕벌(가운데)을 둘러싸고 있다. 일벌과 여왕벌은 유전자가 똑같지만 로열젤리를 얼마나 오랫동안 먹느냐에 따라 몸의 구조가 달라진다. 아이스톡포토(iStockphoto) 제공
마사키 박사의 기발함은 여기서 멈추지 않았다. 그는 로열젤리를 초파리 애벌레(구더기)에게 먹이면 어떻게 될까 알아보기로 했다. 꿀벌이 속한 벌목(目) 곤충과 초파리가 속한 파리목 곤충은 무려 3억 년 전에 공동조상에서 갈라졌고 초파리는 카스트(계급)도 없다. 그런데 놀랍게도 로열젤리를 먹은 초파리는 여왕벌처럼 몸집이 커지고 배도 불룩해져 알을 2배나 많이 낳았다. 초파리는 예쁜꼬마선충, 생쥐와 함께 가장 많이 연구된 실험동물. 따라서 로열젤리(또는 로열랙틴)가 어떤 작용으로 여왕벌을 만드는가를 간접적으로 규명할 수 있다. 4년에 걸친 연구결과 로열랙틴은 곤충의 지방체(fat bodies·척추동물에서는 간과 지방조직에 해당)에서 상피증식인자수용체(EGFR)가 관련된 신호를 촉진하는 걸로 밝혀졌다. 그 결과 세포가 커지고 수명이 길어진 것.

그런데 로열랙틴도 단백질이므로 섭취한 애벌레의 장 속에서 소화돼 분해될 텐데 어떻게 세포까지 전달돼 작용을 할까. 마사키 박사는 e메일 답변에서 “애벌레의 장은 아직 미성숙 상태이기 때문에 로열젤리 단백질의 일부가 소화되지 않은 채 장에서 흡수된다”며 “이렇게 흡수된 온전한 로열랙틴이 성장신호물질로 작용하는 것”이라고 설명했다.

강석기 동아사이언스 기자 sukki@donga.com 

::로열젤리와 프로폴리스::

로열젤리는 보관을 잘못하면 금방 변한다. 충북대 식물의학과 김길하 교수는 “로열젤리는 채취한 뒤 바로 냉장보관해야 하지만 벌집 안에서는 오랫동안 둬도 변질되지 않는다”고 말했다. 프로폴리스(propolis)라는 물질의 작용 때문이다. 프로폴리스는 벌이 식물의 수지(樹脂)를 모아 만든 물질로 벌집의 빈틈을 메우는 데 쓴다. 항미생물, 항산화 효과가 뛰어나 최근 건강보조식품으로 주목받고 있다.

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