텔로미어 제기능 못할 때 노화 시작

[쿠키 건강] “활력저하와 심부전 등의 장기부전, 당뇨병 등의 대사장애 등 노화에 동반하는 다양한 변화와 질환의 기초에는 텔로미어의 기능부전이라는 분자 차원의 근본 원인이 있다”고 다나파버암연구소 산하 벨포암과학연구소 로널드 디피노(Ronald A. DePinho) 소장이 Nature에 발표했다.

데피노 소장은 이번 노화로 건강이 쇠약해지는 근본 원인은 텔로미어 기능부전에 있다는 사실을 발견했다.

텔로미어는 염색체 말단에 있으면서 DNA를 보호하는 역할을 한다. 세포는 미리 정해진 횟수까지 분열을 반복하는데 그 과정에서 텔로미어는 짧아지며 염색체 말단부의 DNA 손상은 회복되지 못하는 비율이 높아진다.

DNA 손상이 쌓이면서 세포는 p53이라는 유전자를 활성시켜 경고신호를 내보낸다. p53은 통상적인 세포분열을 정지시키고 손상에서 회복될 때까지 기다리도록 명령을 내린다. 회복할 수 없을 만큼 손상이 큰 경우에는 세포사(細胞死)하도록 명령한다.

대부분의 연구자는 지금까지 피부, 장상피, 혈액세포 등 세포분열의 주기가 짧고 예비 성숙줄기세포를 통해 원 상태로 돌아갈 수 있는 조직에서는 이 세포주기 응급정지와 세포사가 노화의 원인으로 생각해 왔다.

그러나 심장과 간의 세포 등 분열주기가 긴 세포에서도 노화는 똑같이 발생하며 그 원인은 아직까지 확실하지 않다. 이러한 수수께끼가 풀리면 DNA손상이 모든 장기와 기관에서 노화를 유발하는 메커니즘에 대해 새로운 지견을 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다.

데피노 소장은 텔로미어의 기능부전과 p53의 활성화가 세포주기 정지와 세포사 이외에 세포와 조직에도 변성을 일으킨다는 사실을 발견했다.

반드시 빠른 분열과 증식 때문만은 아닌 노화 기전은 이러한 변성을 통해 텔로미어와 연결돼 있다.

바꿔말하면 텔로미어의 기능부전은 노화로 인한 건강악화의 한 원인이 아닌 가장 큰 원인이다.

텔로미어 기능부전의 영향은 생각보다 넓어 기능부전을 비롯한 일련의 반응이 건강상태를 악화시키고 수명을 단축시킨다. 예컨대 근육의 경우 세포내 에너지 생산기관인 미토콘드리아를 손실시키면 활력 저하와 심장 등의 장기부전을 일으키고 당뇨병 등 대사장애 위험도 증가한다.

또 이 과정은 노화와 스트레스에 의해 축적되는 활성산소종, 이른바 프리래디칼로부터 신체를 보호하는 항산화기능도 저하시킨다.

이처럼 미토콘드리아의 감소와 프리래디칼의 축적이 노화에 동반하는 질환의 주요 원인으로 생각되지만 이번 연구는 별개로 보이는 이들 기전을 하나의 노화이론으로 통합시키고 있다.

델피노 소장은 텔로미어의 기능부전이 이처럼 일련의 대사장애 장기부전을 일으키는 것은 p53 유전자 활성화로 PGC-1α 및 PGC-1β 2가지 주요 대사조절물질의 기능이 억제되기 때문이라는 사실도 밝혀냈다.

이러한 조절물질이 억제되면 에너지 공급과 스트레스내성에 필요한 대사아 억제된다는 사실이 p53 유전자를 녹아웃시킨 마우스를 이용한 실험에서 밝혀졌다.

소장은 “텔로미어기능 부전이 p53 유전자의 활성을 통해 미토콘드리아 조절인자와 항산화작용에 관련한다는 사실을 직접 보여준 연구는 이번이 처음이다. 이 노화경로의 발견은 지금까지 다양한 아이디어를 합쳐 노화 과정에 대해 보다 깊이 이해하는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 국민일보 쿠키뉴스 제휴사 / 메디칼트리뷴