노화 원인 발견, 장수의 꿈 실현되나

 

노화 원인 발견, 장수의 꿈 실현되나

꼬마선충의 ‘오토파지’ 기능 조절

어떻게 하면 건강하게 오래 살 수 있을까? 한쪽 방향은 불로초를 발견하는 것이고 한편으로는 질병의 뿌리를 뽑는 일이다.요즘은 바이오쪽에서 관련 연구가 활발하다. 독일 과학자들은 최근 예쁜 꼬마선충(C elegans)를 대상으로 연구한 결과 세포의 생명을 50% 연장하는데 성공했다고 발표했다.

이들은 “노화과정이 어떻게 일어나는지 기원을 이해하는 돌파구를 마련했다”고 발표하고 이 내용을 ‘유전자와 발달’ (Genes & Development) 저널에 게재했다.

독일 마인츠의 분자생물학연구소 (Institute of Molecular Biology IMB) 과학자들은 세포의 중요한 생존과정인 오토파지(autophagy 자가소화작용)의 기원을 이해하는데 돌파구를 마련했다고 밝혔다.

이 같은 발견은 알츠하이머병이나 파킨슨 질병, 헌팅턴 질병 같이 오포파지 현상이 작용하는 신경퇴화 질환의 치료에 새로운 지평을 열어줄 것으로 기대된다.

연구자들은 늙은 예쁜 꼬마선충의 오토파지를 차단했더니, 신경회로망이 강력하고 건강해짐으로써 벌레의 생명이 연장되는 것을 확인했다.

늙는 것은 모든 사람에게 나타나는 매우 중대한 현상으로서, 사람 뿐 아니라 지구상의 거의 모든 종에게 일어나는 비극이다. 그러나 질문은 “꼭 그래야 하는가”이다.  IMB연구소의 홀거 리칠리(Holger Richly) 박사는 이 질문을 잠재울지 모르는 첫 번째 유전적인 증거를 일부 발견했다.

진화론의 모순에 대한 설명 될 듯

찰스 다윈이 설명했듯이 진화론의 핵심 열쇠인 ‘자’은 어떤 생명체가 주어진 환경에서 유전자를 다음 세대로 전해주고, 양육하는데 필요한 가장 적합한 결과를 얻기 위해 이뤄진다. 어떤 형질이 재생을 촉진하는데 성과가 좋을수록 그 형질에 대한 선택은 더욱 강해진다.

예쁜 꼬마선충 ⓒIBS 유튜브 캡처

이런 자연선택의 이론의 관점에서 보면 노화는 결코 일어나서는 안된다. 이같은 진화론의 모순은 1800년대 이후 토론되면서 이론화됐다.

1953년이 되어서야 ‘적대적 다형질발현’(antagonistic pleiotropy AP)이라는 가설이 나타났다. 조지 C 윌리암스(George C. Williams)가 주장한 이 가설로 비로소 진화하는 군집가운에 어떻게 노화가 일어나는지에 대한 이성적인 설명이 가능해졌다.

적대적 다형질발현은 어떤 유전자가 상황에 따라 서로 반대방향으로 유전현상에 간여하는 것을 말한다.

이번 논문에서 연구팀은 세포가 젊었을 때는 오토파지가 긍정적인 방향으로 작용하지만, 늙으면 노화를 촉진하는 방향으로 작용하는 것을 발견했다.

이번 논문의 공동 주저자인 조나단 번(Jonathan Byrne)은 “노화와 관련해서 이 AP유전자가 지금까지는 발견되지 않았는데 왜냐하면 나이 든 동물을 대상으로 작업하기가 엄청나게 어렵기 때이다. 우리 연구팀은 대규모로 적대적 다형질발현이 일어나는 것을 처음으로 관찰했다”고 말했다.

조나단은 이어 “비교적 작은 부분에서도 놀랄 만큼 많은 30개의 유전자가 적대적인 방법으로 가동하는 것음을 발견했다”고 말했다. 지금까지 연구에서 발달에 필수적이면서도 노화를 촉진하는 유전자를 발견한 적은 있지만, 이 30개의 유전자는 늙은 벌레에서만 특별히 노화를 촉진했다.

조나단은 “우리가 벌레에 있는 모든 유전자의 0.05%만 실험한 것을 감안하면, 앞으로 발견해야 할 이 유전자는 훨씬 더 많을 수 있다”고 말했다.

진화에 의해 촉진된 노화의 증거 만이 이 논문에 들어있는 놀라운 점이 아니라고 논문의 공동 주저자인 토마스 빌헬름(Thomas Wilhelm)은 주장했다.

그는 “가장 놀라운 것은 이 유전자들이 어떤 과정에 간여하느냐 하는 것이다”고 말했다.

60년 된 퍼즐의 잃어버린 증거를 제공하는 것에 만족하지 않고, 연구팀은 이 예쁜꼬마선충에서 유전자들이 어떤 부분집합을 이루면서 어떻게 노화과정을 유도하는지 묘사하는데 까지 갔다.

홀거 리칠리 박사는 “우리는 오토파지에 관련된 일련의 유전자들이 노화의 과정을 가속화하는 것을 발견했다”고 밝혔다.

오토파지는 세포안에서 매우 중요한 재생과정이다. 오토파지는 나이가 들어가면서 속도가 줄어드는 것으로 알려지고 있으며, 이번 논문의 저자들은 늙은 벌레에서는 오토파지가 완전히 악화되는 것을 발견했다.

과학자들은 이 때 오토파지를 일으키는 주요한 유전자의 활동을 정지시키면, 벌레들이 더 오래 사는 것을 발견했다.

꼬마선충 생명 50% 연장시켜

“이것은 세포 안에서 일어나는 가장  근본적인 과정 중 하나에 대한 우리의 생각을 다시 생각하게 한다”고 리칠리 박사는 설명했다.  그는 “젊은 벌레에서 오토파지는 제대로 작동하면서 성숙에 도달하는데 필수적이지만, 그러나 그 후에는 벌레의 노화를 유발하도록 나쁘게 작용하기 시작한다”고 말했다.

이와함께  연구팀은 신경세포에 긍정적인 장수 신호의 근원을 추적할 수 있었다. 늙은 벌레 신경세포 안의 오토파지 활동을 약화시켜 과학자들은 벌레의 생명을 연장할 수 있었을 뿐 아니라, 벌레의 건강을 획기적으로 향상시켰다.

토마스 빌헬름은 “인생의 중간에 도달했을 때 건강하고 활동적으로 만들어 줄 수 있는 약을 먹었다고 생각해보라. 이것이 벌레에게 나타난 것이다”고 말했다.

그는 “우리는 한 세포 조직에서 오토파지를 중지시켰을 뿐인데, 몸체 전체가 활기를 얻었다. 신경세포는 더욱 건강해졌으며, 근육과 신체의 다른 부분을 건강하게 유지하게 했다. 최종 결과는 생명의 50%를 연장하는 것이었다.”고 말했다.

아직 신경세포의 건강을 유지하면서 더 오래 살도록 하는 정확한 메커니즘은 모르지만, 이번 발견은 진정으로 중요한 의미를 갖는다.

오토파지의 부정적인 기능과 관련된 신경세포 질환이 아주 많다. 알츠하이머, 파킨슨질병, 헌팅턴 질병같은 것이다. 이번 발견이 이런 환자의 신경세포가 통합을 유지하는데 도움을 줄 좋은 방법을 안내할 수 있을 것으로 연구팀은 기대했다. 

글_ 심재율 객원기자 kosinova@hanmail.net

출처_ 사이언스올 사이언스타임즈

저작권자 2017.09.18 ⓒ ScienceTimes