KAIST, 노화 유발 RNA 노폐물 제거…‘수명 연장’ 확인

이승재·김윤기·이광록 교수 공동연구팀

원형 RNA 제거 효소 RNASEK 단백질

스트레스 과립 내 RNA 축적 억제

노화·퇴행성 질환 치료 새 단서

KAIST.ⓒKAIST

한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 이승재 교수 연구팀이 김윤기·이광록 교수 연구팀과 함께 원형 RNA를 분해하는 효소인 RNASEK 단백질이 노화를 늦추고 수명을 늘리는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했다고 18일 밝혔다.

그간 원형 RNA는 안정성이 높아 분해되지 않고 나이가 들수록 세포에 축적되는 노화의 지표 정도로만 알려져 있었지만 이러한 RNA를 제거하는 분자적 기전과 노화와의 직접적인 연관성은 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 원형 RNA의 축적이 노화에 어떤 영향을 미치는지, 이를 조절하는 세포 내 관리 시스템이 존재하는지를 규명하기 위해 연구를 진행했다.

연구팀은 먼저 수명이 짧아 노화 연구에 널리 사용되는 예쁜꼬마선충(C. elegans)을 활용한 실험에서 RNA 분해 효소인 RNASEK 단백질이 장수에 필수적이라는 사실을 확인했다.

또 노화가 진행되면서 RNASEK의 양이 감소하고 그 결과 원형 RNA가 세포 안에 비정상적으로 많이 축적된다는 사실도 밝혀냈다.

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

연구팀은 또 RNASEK가 원형 RNA가 서로 뭉쳐 독성을 만드는 현상을 막아 준다는 사실도 밝혀냈다.

RNASEK 결핍 시 원형 RNA가 많이 쌓이면 세포 안에 스트레스 과립(stress granule)이라는 덩어리가 비정상적으로 형성되는데 이는 세포 기능을 떨어뜨리고 노화를 촉진할 수 있다.

RNASEK는 샤페론 단백질 HSP90과 함께 작용해 이러한 스트레스 과립의 형성을 억제하고 세포가 정상 상태를 유지하도록 돕는다.

특히 이러한 현상은 예쁜꼬마선충 뿐 아니라 생쥐와 인간 세포에서도 동일하게 나타났다.

포유류에서도 RNASEK는 원형 RNA를 직접 분해하는 기능을 갖고 있으며 인간 세포와 생쥐 모델에서 RNASEK가 결핍되면 조기 노화 현상이 나타났다.

연구진은 이번 연구가 RNA 수준의 노화 조절 메커니즘을 규명했다는 점에서 의미가 크다고 설명했다.

RNASEK를 이용해 원형 RNA를 조절하는 연구가 향후 인간 노화와 퇴행성 질환 치료 전략 개발로 이어질 가능성도 제시했다.

이승재 교수는 “지금까지 원형 RNA는 안정성이 높아 나이가 들수록 축적되는 노화의 지표 정도로만 여겨져 왔다”며 “노화에 따라 축적되는 원형 RNA가 실제로 노화를 유도하며 이를 제거하는 RNASEK가 노화를 늦추고 건강한 장수를 유도하는 핵심 조절자임을 증명한 것”이라고 설명했다.

연구 결과는 세계적 과학 학술지 Molecular Cell에 지난달 24일 자로 게재됐다.