KAIST 생명과학과 노화분자유전학 실험실 이승재 교수 연구팀이 가늘고 길게 사는 돌연변이체에 종양 억제 유전자 `PTEN'의 특정 돌연변이를 도입해 건강한 장수를 유도할 수 있다는 연구결과를 발표했습니다.
초고령화 사회에 도입한 우리나라의 가장 시급한 문제 중 하나는 단순히 수명을 늘리는 것이 아닌 건강하게 장수하는 방법을 개발하는 것인데요. 노화가 건강에 부정적인 영향을 미치기 시작하기 전 시기를 건강 수명이라고 합니다. 최근 노화 연구의 주요 목표 중 하나는 건강 수명을 늘리는 것입니다.
인슐린 및 인슐린 유사 성장인자는 진화적으로 잘 보존이 된 수명 조절 호르몬입니다. 이의 적절한 감소는 수명을 늘리지만 건강 수명(운동성, 성장, 생식능력, 발달 등)은 오히려 악화시킵니다.
이승재 교수 연구팀은 노화 연구에서 많이 사용되고 수명이 3주 정도로 짧은 예쁜꼬마선충을 이용해 인슐린과 인슐린 유사 성장인자가 감소된 상황에서 종양 억제 유전자인 PTEN의 유전자 서열 하나만 바꾸면 장수와 건강을 모두 얻을 수 있음을 발견했습니다.
연구진이 발굴한 변이는 탈인산화 효소인 PTEN 단백질의 기능 중 지질 탈인산화 효소 활성은 감소시키지만, 단백질 탈인산화 효소 활성은 일부를 유지하는 방식으로 장수는 감소시키지 않으면서 건강은 유지하도록 생명체의 기능을 재조정했습니다.
그 결과, 장수 조절 유도인자인 FOXO의 활성은 유지하지만 과자극 시 건강에 해로운 전사인자인 NRF2의 활성을 적절히 억제해 긴 수명과 노화된 개체에서의 건강을 모두 획득했는데요.
연구팀은 이번 연구를 통해 장수 유도 신호전달 경로에서 효소 하나의 활성을 세심하게 조정해 장수 유지뿐 아니라 건강 수명을 늘릴 수 있다는 매우 획기적인 가능성을 제시했습니다.
특히, 인간을 비롯한 포유류에도 보존이 잘 돼 있는 종양 억제 유전자 PTEN이 건강한 장수유도에 중요하다는 것을 보여줬기에, PTEN 활성의 적절한 조절을 통해 인간의 건강 장수를 유도해 초고령화 사회의 문제 해소 가능성을 제시한 것에 의의가 있습니다.
KAIST 생명과학과 박혜은 학생, 함석진 박사, 김은아 박사와 POSTECH 황우선 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단 리더연구과제의 지원을 받아 수행됐으며 세계적인 과학 국제학술지 `네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)'에 2021년 9월 24일 날짜로 게재됐습니다.
논문명: A PTEN variant uncouples longevity from impaired fitness in Caenorhabditis elegans with reduced insulin/IGF-1 signaling
#용어설명
[1] PTEN: 포스파티딜이노시톨(phosphoinositol)과 단백질에서 인산기를 떼어내는 효소활성을 가진 탈인산화효소(phosphatase)
[2] 건강수명: 노화가 건강에 부정적인 영향을 미치기 시작하기 전까지의 시기
[3] 인슐린 및 인슐린 유사 성장인자-1: 혈당과 성장 뿐 아니라 생명체의 노화를 조절하는 내분비 호르몬
[4] 탈인산화 효소: 단백질, 핵산, 당과 같은 생체 분자에서 인산기를 떼어내는 효소
[5] FOXO: 세포 성장, 증식, 분화 및 장수에 관련된 유전자의 발현을 조절하는 전사인자
[6] NRF2: 항산화 단백질의 발현 및 수명을 조절하는 전사인자
