△수명연장 단백질인 써투의 새로운 작동 원리
세계 최초 수명 연장 단백질 작동원리 규명
한국 연구진이 노화 억제와 수명 연장하는 핵심 단백질인 ‘서투’의 구체적인 작동 원리를 규명했다.
미래창조과학부는 충남대 김정윤 교수팀이 서투 단백질이 노화 억제 기능을 하는 새로운 작동 원리를 규명하고 칼로리 섭취를 제한해 노화를 억제할 때 서투가 어떤 역할을 하는지를 증명했다고 22일 밝혔다.
서투(Sir2, Sirtuin계 단백질)는 효모 같은 단순한 진핵세포 생물에 있는 단백질로, 세포 내 대사산물인 NAD가 많을 때 활성화돼 기질 단백질의 일종인 ‘히스톤’ 단백질(H4)에 붙어 있는 아세틸기를 제거한다.
연구팀은 서투가 히스톤 단백질의 16번째 라이신 잔기에 붙어 있는 아세틸기를 제거함으로써 특정 노화촉진 단백질(세모막 전위차 조절 단백질과 라이보좀 단백질)들의 발현을 억제해 효모의 수명을 증가시킨다는 사실을 새로 발견했다.
김 교수는 “서투가 수명 연장 기능을 한다는 사실은 알려져 있었지만 정확히 어떤 경로를 통해 이런 기능이 수행되는지는 알려지지 않았다”며 “그러나 보니 서투의 수명 연장 기능에 대해 의심을 품는 연구 결과도 나오는 상황이었다”고 말했다.
연구팀은 기존에 알려진 것과 다른 염색체상 위치에서 서투가 히스톤 단백질로부터 아세틸기를 떼어내는 일이 수행된다는 사실을 밝혀냈다.
김 교수는 “기존에 알려진 것과 위치가 달랐다는 것은 영향을 미치는 유전자가 달랐다는 뜻이고, 이때 영향을 미치는 유전자가 바로 노화를 촉진하는 것으로 알려진 유전자들이었다”고 설명했다.
연구팀은 또 이런 서투의 수명 연장 기능이 서투에 인산기를 붙이는 단백질에 의해 조절된다는 것도 밝혀냈다.
서투가 항상 인산화돼 있는 돌연변이 효모는 특정 노화촉진 단백질들의 발현이 증가해 수명이 짧아진 반면, 서투가 인산화되지 않도록 조작된 돌연변이 효모는 수명이 증가했다.
연구진은 나아가 서투의 인산화가 ‘cAMP-PKA’와 ‘CK2’ 신호전달경로에 의해 조절된다는 것을 밝혀냈다.
특히 칼로리 섭취 제한이 일반적으로 생물체의 수명을 연장하는 것으로 잘 알려져 있지만 이런 효과는 cAMP-PKA와 CK2 신호가 비활성화됐을 때만 나타나는 것으로 밝혀졌다.
즉 똑같이 칼로리 섭취를 제한하더라도 서투의 수명 연장 효과가 나타날 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다는 것이다.
김 교수는 “이번 연구 결과는 유전적·환경적 상황에 따라 서투의 수명 연장 효과가 다르게 나타나는 작동 원리를 분자 수준에서 보여준 세계 최초의 연구”라고 설명했다.
연구진은 이번 연구 결과가 앞으로 사람의 노화를 억제하고 수명을 연장하는 방법을 밝혀내는 데 실마리가 될 것으로 기대했다.
김 교수는 “이번 연구 결과는 앞으로 사람에게서도 서투와 비슷한 단백질이 노화 억제와 수명 연장 기능을 하는지, 또 환경에 따라 이런 작용이 달리 나타나는지 등을 연구해볼 수 있는 길을 열어줬다”며 “또 항노화 물질 및 노화 관련 질병치료제 개발에 활용될 것”이라고 평가했다.
한편 이 연구는 미래부가 지원하는 중견연구자 지원사업과 바이오·의료기술 개발사업의 지원으로 수행됐으며 연구 결과는 최근 국제 학술지 ‘이라이프(eLIFE)’에 게제됐다./ 메디컬 한의 기사제휴지 e-헬스통신
김양순 기자
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