KAIST "노화 방지·수명 연장에 핵심 역할 '단백질' 찾아"

노화 방지와 수명 연장에 핵심적 역할을 하는 단백질이 발견됐다. 노화의 원리를 밝혀 노화와 관련된 질환을 치료하는 전략을 개발하는 데도 중요한 단서가 될 것으로 보인다.

KAIST는 생명과학과 이승재 교수 연구팀이 같은 학과 김윤기·이광록 교수 연구팀과의 공동연구로 원형 RNA를 분해하는 효소인 'RNASEK' 단백질이 노화를 늦춰 수명을 늘리는 데 중요한 역할을 하는 것을 발견했다고 18일 밝혔다.

원형 RNA를 분해하는 효소인 'RNASEK(알엔에이즈케이)' 단백질이 노화를 늦춰 수명을 늘리는 데 중요한 역할을 한다는 연구결과가 나왔다. KAIST(AI 생성 이미지)

그간 원형 RNA는 안정성이 높아 분해되지 않고 나이가 들수록 세포에 축적되는 '노화의 지표' 정도로만 알려졌다. RNA를 제거하는 분자적 기전과 노화와의 직접적인 연관성은 명확히 밝혀지지 않았던 것이다.

이에 착안해 공동연구팀은 원형 RNA의 축적이 노화에 어떤 영향을 미치는지 그리고 이를 조절하는 세포 내부 관리 시스템이 존재하는지를 규명하기 위한 연구를 진행했다.

수명이 짧아 노화 연구에 널리 사용되는 '예쁜꼬마선충'을 활용한 실험부터 시작했다. 이 과정에서 공동연구팀은 RNA 분해 효소인 RNASEK 단백질이 장수에 필수적이라는 사실을 확인, 노화가 진행될 때 RNASEK의 양이 감소하면서 원형 RNA가 세포 안에 비정상적으로 축적되는 것을 밝혀냈다.

반대로 RNASEK의 양을 인위적으로 늘리면(과발현) 수명이 연장되고 건강한 상태로 생존 기간이 길어졌다. 이는 세포 내 원형 RNA를 적절히 제거하는 과정이 장수와 건강 유지에 매우 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다.

연구에서는 RNASEK 단백질이 원형 RNA가 서로 뭉쳐 독성을 만드는 현상을 막아 준다는 사실도 밝혀졌다.

RNASEK 단백질이 결핍되면 원형 RNA가 과도하게 쌓여 세포 안에 '스트레스 과립(stress granule)'이라는 덩어리가 비정상적으로 형성되고 이는 세포 기능을 떨어뜨리고 노화를 촉진할 수 있다.

다른 관점에서 RNASEK 단백질은 샤페론 단백질 'HSP90(단백질이 잘못 접히거나 서로 뭉치지 않도록 돕는 단백질)'과 함께 작용해 이러한 스트레스 과립의 형성을 억제하고 세포가 정상 상태를 유지하도록 돕는 역할을 한다. RNASEK과 HSP90이 만나 인체의 노화현상을 늦출 수 있다는 이야기다.

(뒷줄 왼쪽부터) KAIST 김윤기·이승재·이광록 교수, (앞줄 왼쪽부터)부성호·김시은·함석진 박사, (상단)이동훈 박사. KAIST

특히 이러한 현상은 예쁜꼬마선충은 물론 생쥐와 인간 세포에서도 동일하게 나타났다. 포유류에서도 RNASEK는 원형 RNA를 직접 분해하는 기능을 가진다. 인간 세포와 생쥐 모델에서도 RNASEK가 결핍되면 조기 노화 현상이 나타나는 것이다.

공동연구팀은 이번 연구가 RNA 수준의 노화 조절 메커니즘을 규명했다는 점에서 의미를 갖는다고 강조했다. 또 RNASEK를 이용해 원형 RNA를 조절하는 연구가 향후 인간의 노화와 퇴행성 질환 치료 전략을 개발하는 데 단초로 활용될 가능성을 함께 제시했다.

이승재 교수는 "지금까지 원형 RNA는 안정성이 높아 나이가 들수록 축적되는 '노화의 지표' 정도로만 여겨졌다"며 "하지만 이번 연구에서는 노화에 따라 축적되는 원형 RNA가 실제로 노화를 유도하며, 이를 제거하는 RNASEK가 노화를 늦추고 건강한 장수를 유도하는 핵심 조절자 역할을 한다는 사실이 증명됐다"고 설명했다.

한편 이번 연구에는 KAIST 생명과학과 김시은·함석진·부성호·이동훈 박사가 공동 제1 저자로 참여했다. 연구 결과(논문)는 지난달 24일 과학 분야 국제학술지 'Molecular Cell'에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr