새롭게 밝혀진 노화의 분자적 원인: 역노화가 가능할까?

이번 글에서는 올해 새롭게 알려진 노화가 일어날 때 발생하는 분자적 특징이 또 있어서 여기에 정리해 봅니다. 제가 자주 참고 하는 BioIN의 리포트입니다. 제목은

노화에 따라 빨라지는 전사(DNA → RNA) 속도와 낮아지는 복제 정확도

입니다.

BioINwatch 23-39

이 보고서에서는 올해 3월에 세계적인 과학 학술지 Nature에 실린 논문에 대해서 보고 하고 있는데요 다음과 같은 특징이 관찰되었고 이에 따라 신약 개발을 할 수 있는 가능성을 제시하였습니다. 노화에 대한 신약이라면 항노화제로서 노화를 지연하거나 역노화를 할 수 있는 약이라는 것은 지난 글 (2023.08.21 - [건강 그리고 생물학] - 노화의 원인을 알면 젊어지는 것이 가능할까: 역노화 최신 연구 소개)에서 정리한 바 있습니다.

 

후성유전학적 변화가 노화의 근본 원인이다라는 것에 대한 계속된 보고가 되고 있는데 이번 논문에서는 좀 다른 원인으로 유전자의 변이에 주목하고 있습니다. 다시 한번 후성유전자적 변이와 유전자의 변이가 어떻게 다른지를 설명하면 다음과 같습니다.

* 후성유전자적 변이: 우리의 염색체에 있는 유전자 자체의 변화를 말하는 것이 아니라 그 유전자의 서열에 일종의 마킹을 함으로써 발현 여부를 결정하는 변이입니다. 아주 큰 특징은 살면서 그 내용이 바뀔 수 있다는 것입니다.
* 유전자의 변이: 유전자의 변이는 세포 내에 있는 염색체에 담겨있는 유전 정보 자체가 변하는 변이를 말합니다.

mRNA의 뜻

이 보고서에 나온 mRNA라는 것을 이해하기 위해서는 생명체의 정보 전달 과정을 이해할 필요가 있습니다. 우선 세포 하나하나는 엄마, 아빠로부터 받은 염색체가 한 짝으로 한 쌍이 들어있습니다. 이들은 후성유전학적 변화에 의해서 각 기능을 가진 세포별로 어떤 유전자가 켜지고 꺼질지를 결정하게 됩니다. 그리고 유전자가 켜지는 것으로 결정이 되었다면 유전자 정보를 가지고 있는 청사진과 같은 DNA에서 정보 전달을 위한 messenger RNA (mRNA)가 만들어지고 이 mRNA 가 세포핵에서 나와서 단백질을 만들게 되면 각종 효소로서 작용하게 되는 것이 생물학의 중심원리라고 하는 정보 전달 과정입니다. 바로 이 부분 mRNA 가 만들어지는 것이 노화가 일어나면 이상하게 빨라진다는 것이 이번 연구의 핵심 내용입니다. 그러면 어떤 것에 의해서 빨라지고 어떤 일이 일어나는가 하면 DNA-> mRNA를 만드는 RNA중합효소 II의 속도가 빨라진다는 것이고 이로 인해 빠르게 정보를 전달하다 보니 정보의 정확성이 떨어지게 된다고 합니다.

 

비유하자면 RNA 중합효소 II를 책을 필사하는 사람이라고 한다면 노화가 일어난 세포에서는 이 필사하는 사람이 빠르게 책을 필사하는 일이 일어나고 그 과정에서 오탈자가 많아진다는 것으로 비유해 볼 수 있겠습니다. 그리고 또 여기서 우리가 많이 들어왔던 식이 제한을 할 경우에는 RNA 중합효소 II의 속도가 다시 느려지고 정확도가 빨라지는 것도 보고 하였습니다. 또한 인슐린 IGF 신호를 억제하였을 경우에도 속도가 느려지는 것도 보고하였습니다. 이 모든 일의 핵심에는 히스톤이라고 하는 유전자가 감겨있는 실패 (nucleosome) 이 있는데 이의 밀도가 영향을 미치는 것으로 보이다고 보고 하였습니다.

보고서에서 재인용.

위 그림에서 실험의 전체적인 결과를 보여주고 있는데 포유류인 인간, 마우스, 쥐뿐만이 아니라 곤충류인 초파리와 예쁜꼬마선충에서도 같은 현상이 관찰되었고 노화지연개입을 하자 다시 RNA중합효소 II의 속도가 느려지는 것을 확인하였습니다. 즉 생명체의 공통 조상에서부터 존재하는 기작이라고 볼 수 있겠습니다. 

 

앞서 언급했듯이 연구진은 이를 통해 신약의 가능성을 살펴보았습니다. 만약에 신약개발에 성공할 수 있다면 질병이라는 관점에서의 노화를 치료하는 역노화가 가능해지지 않을까 다시 한번 생각할 수밖에 없겠습니다.