장수에 필요한 RNA 효소 발견

IBS 식물노화수명연구단, RNA와 노화 관계 새 지평 열어

노화와 함께 죽음에 이르는 것은 생명체의 숙명이다. 인류는 오래 전부터 노화를 극복하고 장수를 이루고자 노력해왔다. 국내 연구진이 노화와 수명 조절에 주요 역할을 하는 새로운 효소를 발견하여 장수의 꿈에 다다를 수 있는 또 다른 실마리를 제공했다.

기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)식물노화수명연구단((단장 남홍길, DGIST New Biology 전공 Fellow 교수)이POSTECH연구팀과 공동 연구를 통해 RNA 이중나선 분리효소1)인 HEL-1이 생명체의 수명 조절에 핵심적인 기능을 담당한다는 사실을 새롭게 밝혀냈다.

※ RNA 이중나선분리효소 (RNA helicase): RNA를 외가닥으로 풀어주는 효소. RNA는 특성상 일부분들이 이중나선 구조를 가지는 바 RNA 이중나선분리효소는 RNA를 외가닥으로 풀어주어 RNA 의 구조와 기능을 조절한다.

그동안 노화 조절에 대해 DNA나 단백질 차원에서의 연구는 많았지만 상대적으로 RNA의 구조과 기능에 근거한 노화 조절에 대한 연구는 매우 미미하였다. 본 연구는 RNA의 구조와 기능 조절에 중요한 역할을 하는 RNA 이중나선분리효소가 수명 조절에 어떤 역할을 하는지 밝힌 연구이다.

연구팀은 예쁜꼬마선충이라는 동물 노화 모델 생물체에서 작용하는 전체 RNA 이중나선분리효소를 찾고 이들의 기능을 전반적으로 조사한 결과 이들의 상당수 (약 40%)가 노화와 수명 조절에 관여함을 밝혔다.

연구진은 이들 RNA 이중나선분리효소 중에서 HEL-1이라는 특정 효소의 기능을 자세하게 연구한 결과 이 효소를 야생형에서 과다 발현시킬 경우 수명을 최대 18% 증가시켜 주는 것을 확인했다.또 일반 야생형에 비해 2배 이상 오래 사는 돌연변이 예쁜꼬마선충에서 HEL-1 효소 단백질의 기능을 저해시켜줄 경우 수명이 약 39% 단축되는 것을 확인했다.

연구팀은 HEL-1이 특히 인슐린 신호 조절을 통해 작용함을 알아냈다. 예쁜꼬마선충에서 인슐린 신호 경로가 수명 조절 유전자 수용체(DAF-2)를 통해 활성화 되면 수명이 짧아진다. 이는 FOXO 전사 조절인자2)가 수명 연장에 중요한 유전자들이 RNA로 전사되는 기능을 방해하기 때문이다. 연구팀은 HEL-1 효소가 이 FOXO 라는 수명 연장 조절자를 활성화시키고 상호작용을 하여 수명 연장을 유도한다는 실험결과를 얻었다.

흥미로운 결과중 하나는 HEL-1 의 수명 연장 기능이 모든 조직에서 작용하는 것이 아니라 신경과 장 조직에서 작동하고 근육이나 피부조직에서는 작동하지 않는다는 것이었다.

이번 연구는 사람의 장수에 기여하는 단백질을 찾고 노화 조절 물질을 개발하는데 크게 일조할 것으로 기대된다. 이는 수명 연장에 중요한 역할을 하는 것으로 본 연구에서 밝혀진 HEL-1 효소 단백질, 그리고 HEL-1과 상호작용하는 FOXO 전사조절인자는 사람을 포함한 많은 생명체에서 진화적으로 잘 보존되어 있는 단백질들이기 때문이다.

이번 연구 결과는 세계적 권위지인 미국학술원회보(PNAS, IF 9.809)3)7월 21일자(한국시간 새벽4시)온라인판에 게재됐다.

   * (논문제목) 예쁜꼬마선충에서 FOXO 전사조절인자 활성을 통해 장수를 유도하는 RNA helicase에 관한 연구    

       (RNA helicase HEL-1 promotes longevity by specifically activating DAF-16/FOXO signaling in C. elegans)

   * (제1저자) 서미화 IBS 식물노화·수명연구단 연구원, POSTECH 시스템생명공학부 석박통합과정

   * (공동 교신저자) 남홍길 IBS 식물노화·수명연구단 단장(DGIST New Biology 전공 Fellow 교수)

       이승재 POSTECH 생명과학과/시스템생명공학부 교수

남홍길 식물노화수명연구단 단장은 “이번 연구는 노화와 수명의 조절 기전에서기존에 잘 알려져 있지 않았던 RNA 구조 및 기능 변화를 통한 노화 와 수명 조절이란 새로운 패러다임을 제공하게 될 것”이며 “진화적으로 생명체에서 잘 보존되어 있는 기전인 만큼 사람의 노화 및 수명 연구에도 크게 기여할 것으로 기대된다”고 전했다.