대구경북과학기술원(DGIST·디지스트)은 뉴바이올로지전공 박상철 석좌교수(웰에이징연구센터장)와 이영삼 교수 연구팀이 가역적(可逆的) 노화 회복을 유도할 수 있는 약물을 발굴하고 이 약물을 활용한 노화 회복 메커니즘을 규명했다고 28일 밝혔다.
노화는 나이가 듦에 따라 세포의 분열 및 성장 능력이 저하되는 현상으로 생체 기능 저하와 노인성 질환의 원인으로 작용한다. 노화의 억제와 회복은 인간의 본능적 욕구로 노화를 제어하는 물질을 발굴하고 노화 작용 메커니즘을 분석하는 일은 생물학계가 풀어야 할 과제 중 하나다.
연구팀은 노화는 회복될 수 없다는 기존 학계의 ‘노화의 비가역성’ 패러다임을 전환하고 가역적으로 노화를 회복시킬 수 있는 연구를 수행해왔다.
연구팀은 노화의 가역적 회복을 위해 노화를 제어할 수 있는 인자를 찾고 세포분열 능력을 회복시킬 수 있는 약물의 발굴을 시도했다. 그 결과 'KU-60019'(인산화 효소 가운데 하나인 ATM 단백질의 활성 저해제) 약물이 리소좀 기능 활성화, 세포 증식 유도 등을 통해 노화세포의 기능을 회복시킨다는 사실을 확인했다.
세포 내 단백질, 지질 등과 같은 생체 고분자를 분해하고 오토파지(Autophagy, 자식작용)를 담당하는 세포 내 소기관인 리소좀의 기능 저하는 세포 내에서 제거돼야 할 생체 고분자를 축적하고 제 기능을 수행하지 못하는 미토콘드리아의 불완전한 제거 등 물질 대사의 불안정성을 야기해 세포 노화를 유발한다.
연구팀은 세포 노화가 진행될 때 리소좀 활성 조절에 관여하는 'vacuolar ATPase'(v-ATPase) 단백질이 ATM 단백질에 의해 인산화가 진행되고, v-ATPase를 구성하는 단위체 간의 결합력이 약화돼 결과적으로 리소좀의 기능이 떨어진다는 사실을 세계 최초로 확인했다.
또 KU-60019 약물에 의한 ATM 단백질 활성화 조절이 v-ATPase의 인산화 감소를 유도하고 이를 통해 리소좀의 오토파지 기능 및 미토콘드리아의 기능 회복을 유도할 뿐만 아니라 노화 동물 모델에서 상처 회복을 촉진시키는 등 노화의 가역적 회복이 가능함을 증명했다.
박상철 석좌교수는 “리소좀 기능 저하의 억제 및 회복을 통한 노화세포의 가역적 회복이 가능하다는 메커니즘을 규명한 것이 이번 연구의 의의다”며 “향후 노화 동물 모델을 통한 효능과 안전성 검증 등을 통해 인간의 건강수명을 연장할 수 있는 연구를 지속적으로 수행하겠다”고 말했다.
이번 연구 결과는 화학생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 케미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology)’ 28일자 온라인 판에 게재됐다.
대구=최일영 기자 mc102@kmib.co.kr
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