[헬쓰in논문] 손톱보다 작은 벌레에서 노화를 늦출 수 있는 힌트를 얻어냈다.
한국연구재단(이사장 노정혜)은 2일, 한국과학기술원(KAIST) 이승재 교수와 포항공대 김경태 교수 연구팀이 예쁜꼬마선충에서 세포의 에너지 센서(AMPK 효소)를 활성화함으로써 수명연장을 돕는 새로운 장수유도 단백질 VRK-1의 기전을 규명해냈다고 밝혔다.
예쁜꼬마선충은 토양에 서식하는 1mm 크기의 선충으로, 20여년전 유전정보가 해독되어 2만 여 개의 유전자가 밝혀졌는데 약 40%는 사람과 유사한 것으로 알려져 있다. 또, 1,000여개의 세포로 구성되어 있어 현미경을 통한 관찰이 쉽고 수명이 3주에 불과하며 번식이 빨라 다양한 돌연변이 연구가 용이하다.
이번 연구 결과를 담은 논문은 SCI급 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances, IF=12.530)’ 7월 2일자에 게재될 예정이다.
논문명은 'VRK-1 extends life span by activation of AMPK via phosphorylation'이다.
우리 세포는 공복이나 운동에도 불구하고 에너지가 항상 일정한 수준으로 유지될 수 있도록, 세포의 에너지 수준을 꾸준히 모니터링하는데, 이 역할을 에너지센서인 AMPK가 맡고 있다.
실제 AMPK가 생쥐나 초파리, 예쁜꼬마선충에서 나타나는 식이 제한에 의한 수명연장을 매개하는 것으로 잘 알려져 있지만 이 과정에서 AMPK를 자극하는 상위조절자는 알려져 있지 않았다.
연구팀은 VRK1이 활성화될 때 예쁜꼬마선충 유전자 2만여개 가운데 단백질로 발현되는 패턴이 AMPK가 활성화될 때와 유사한 것을 알아냈다.
이에 인산화효소인 VRK1과 대사조절을 통한 노화조절자 AMPK와의 상관관계를 살펴보았다.
그 결과 VRK1이 AMPK를 직접 인산화시키며, 인산화된 AMPK가 미토콘드리아의 전자전달계 억제를 매개하여 수명연장 효과가 나타나는 것을 알아냈다.
미토콘드리아 전자전달계는 산소를 사용하여 세포 내의 에너지 ATP를 생성하는데 필수적인 과정이다.
실제 예쁜꼬마선충에서 미토콘드리아 전자전달계의 기능을 감소 시켜 수명이 늘어난 돌연변이는 VRK1를 활성화시켰으며, VRK1에 의한 자극에 반응하지 않는 AMPK 돌연변이 예쁜꼬마 선충에서는 이러한 수명연장 효과가 나타나지 않았다.
AMPK의 장수조절 효과를 유도하는 상위인자로, 여러 종에 걸쳐 잘 보존된 VRK-1의 역할을 새로이 규명한 이번 연구결과로, AMPK 이상으로 인한 대사질환 및 항노화에 대한 약물발굴 표적으로 VRK-1이 추가될 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 "VRK-1 인산화 효소가 장수를 유도하는 인자라는 것을 처음으로 밝혀 새로운 장수 유도 인자를 제시했다는 점에서 의의가 있다"면서 "VRK-1은 예쁜꼬마선충뿐 아니라 인간에게도 잘 보존되어있기 때문에, VRK-1의 기능을 조절하여 인간의 노화와 장수를 이해하고 조절하는 기전을 밝히는데 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구지원사업, 중견연구지원사업 및 선도연구센터사업 등의 지원으로 수행됐다.
