운동능력과 유전적 요인

1990년 인간게놈의 해독을 목적으로 한 국제협력 프로젝트, 인간게놈프로젝트(HGP) 국제 컨소시엄이 출범했다. 사진은 컨소시엄의 로고.

운동잘하는 DNA가 있다고 한다. 과연 그럴까? 벌써 유전적인 관점에서 연구가 이루어지고 있고, 스포츠과학에서도 많은 부분 접목하고 있다. 석사과정시절 스포츠과학을 전공하는 선후배들에게 '사상체질'과 관련해 스포츠과학에서 연구한 영역이 없으니 한의학과 함께 공동과제를 던져 보자는 의견을 제시한 적이 있다. 분명 체질상으로 운동성향이 다르는다는 가정하에 말이다. 그런데 오늘 한국경제의 이해성기자가 쓴 운동능력과 DNA관련 기사가 나왔다. 그 내용은 살펴보면 다음과 같다. 

근육을 포함한 인체의 모든 조직은 세포로 이뤄져 있다. 세포의 기본은 세포핵 속의 DNA(deoxyribonucleic acid:디옥시리보 핵산)다. DNA는 뉴클레오티드(인산-당-염기 화합물)로 구성돼 있으며, 염기는 아데닌(A) 구아닌(G) 시토신(C) 티민(T) 등 4가지 종류가 있다.

아데닌-티민, 구아닌-시토신 등이 수소를 매개로 2개씩 쌍(페어)을 이뤄 교차로 결합해 DNA를 이중나선구조로 만든다. 이 쌍의 개수는 30억개에 달하는 것으로 알려져 있다.

운동을 잘할 수 있는 신경 · 근육 조직과 그렇지 않은 조직의 DNA 구조는 분명 다르다. '타고난 운동선수'라는 말이 가능한 이유다. DNA는 우리가 흔히 말하는 '유전자(gene)'의 본체다. 유전자란 30억개의 쌍으로 길게 이어진 이중나선 사슬에서 의미를 갖는 부분(조각)을 말하며, 특정 단백질을 합성하는 정보를 갖고 있다. 유전자는 약 3만개로 알려져 있으며 이를 밝힌 게 바로 '인간 게놈 프로젝트'다. 또 신경 · 근육 세포의 기본을 이루는 단백질은 DNA로부터 전사(복사)된 리보핵산(RNA)으로부터 만들어진다.

선수들의 운동능력은 근육 조직과 신경 조직의 활동이 잘 맞아 떨어질 때 극대화된다. 예컨대 육상의 경우 팔다리의 근력은 물론 스피드,스타트 반응,심폐기능,평형감각 등 다양한 능력을 필요로 한다. 이는 모두 신경체계에서 내리는 명령을 통해 수행된다. 뇌 등에서 내리는 다양한 신경 신호가 신속히 근육에 전달되고,근육이 이 신호를 빠르게 이해해야만 한다. 흔히 '몸이 따라주지 않는다'고 말하는 것은 이 원리의 다른 표현이다. 이런 능력의 차이는 본질적으로 DNA의 구조 차이에서 비롯된다고 과학자들은 보고 있다. 다만 30억개의 사슬 가운데 어떤 부분이 달라서 이런 차이를 보이는지는 아직 밝혀지지 않았다.
* 한국일보 원문보기 http://www.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=2011090244251

2004년도에 운동능력과 유전적 요인에 대한 연구물도 있다. 발표된 초록의 내용에 연구자들은 스포츠과학에서의 유전적 특성을 실제 경기장면에서 적극적으로 활용하기 위해서는 유전적 특성을 얼마나 효율적으로 표현형의 신체적 특성으로 개발하는 것을 활성화시킬 것인가에 초점이 맞추어져야 한다. 따라서 유전적 특성을 바탕으로 한 훈련과정에서보다 체계적인 방법을 통해서 환경적 요인을 비룻한 제한요인들을 극복할 수 있을 것인가에 관심을 가져야 한다고 주장하고 있다. 

국문초록

운동능력을 향상시키기 위한 접근 과정은 선수발굴을 비롯한 유전적인 관점에서의 소질 및 능력 평가와 후천적인 노력을 중심으로 한 과학적인 트레이닝 방법 및 효과분석 등의 과정에서 스포츠과학을 널리 이용하는 것을 핵심적인 내용으로 포함한다. 운동선수들의 유전적 특성을 분석하는 과정에서는 체격, 체형, 신체구성, 골 성숙 등과 관련된 지표들이 포함되고 있으며, 성인병의 대표적인 위험인자인 비만의 발생 가능성에 대해서 렙틴, 렙틴 수용체 및베타3 아드레날린 수용체 등의 유전자가 중요한 영향을 미친다. 또한, 근육기능에는 근섬유 구성상의 유전적 특성이 현저한 영향을 미치며, 최대산소섭취량을 중심으로 한 심폐기능에 영향을 미치는 유전적 특성은 미토콘드리아DNA 변형체, 크레아틴 키나제 활성도, 레닌-엔지오텐신 전이시스템 등을 들 수 있다. 스포츠과학에서의 유전적 특성을 실제 경기장면에서 적극적으로 활용하기 위해서는 유전적 특성을 얼마나 효율적으로 표현형의 신체적 특성으로 개발하는 것을 활성화시킬 것인가에 초점이 맞추어져야 한다. 따라서 유전적 특성을 바탕으로 한 훈련과정에서보다 체계적인 방법을 통해서 환경적 요인을 비룻한 제한요인들을 극복할 수 있을 것인가에 관심을 가져야 한다.

영어 초록

The scientific approach on the enhancemet of performance included to the application and development of an effective training program and the measurement of physical fitness and character. Many indicators of physique, body shape, body composition. and bone growth have been suggested the genetic analysis of exercise performance. Genes of leptin, leptin receptor, and β3-adrenergic receptor were considered as critical factor in development of obesity. Muscle fiber composition was the effective factor of the muscular function. The ACE II genotype seems to be related to endurance performance, and other endurance performance genes may include CKMM and mtDNA variants. The application of genetic factors on the improvement of sports performance was focused to the progressing of genotype to phenotype through ergolytic program as the effective training program. Therefore we should do the interesting to overcome the limited factors as environmental condition by the theoretical and scientific training program on the basis of genetic characteristics.

운동능력과 유전적 요인 Genetic factors and exercise Performance

김기진(Kj jin Kim), 신윤정(Yoon jung Shin) 코칭능력개발지 제6권 제2호, 2004.9, page(s): 3-235

한국코칭능력개발원