식이 제한에 의한 수명연장 기전 찾았다
식이 제한에 의한 수명연장 기전 찾았다
  • 함예솔
  • 승인 2023.02.16 21:56
  • 조회수 2220
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국내 연구진이 식이 제한에 따른 노화 조절의 기전을 새롭게 발견했습니다.

한국생명공학연구원(생명연) 노화융합연구단 권은수 박사 연구팀은 예쁜꼬마선충에서 글루코스(glucose, 포도당) 섭취를 제한하면 수명이 연장하는 분자 기전을 규명하는 데 성공했는데요. 향후 식이 제한과 노화 간 영향 분석 연구와 함께 글루코스 섭취를 제한하여 수명을 연장하는 기술 개발에 이바지할 것으로 기대되고 있습니다.

왼쪽부터 정진혁 학생연구원, 권은수 박사. 출처 : 한국생명공학연구원
왼쪽부터 정진혁 학생연구원, 권은수 박사. 출처 : 한국생명공학연구원

노화란 시간이 흐름에 따라 점진적으로 생명체의 기능이 떨어지며 끝내는 죽음에 이르게 되는 일련의 생물학적 현상을 말하죠. 노화에 관한 수많은 연구결과가 축적되면서 노화가 피할 수 없는 것이 자연 현상의 하나라는 인식에서 치료나 예방이 가능한 질병 중 하나로 여겨지는 인식의 전환이 가속화되는 상황입니다.

 

각종 영양소를 균형 있게 먹으면서도 필요 이상의 과도한 섭취를 제한하는 식습관은 예로부터 건강한 삶과 노화에 밀접한 관련이 있다고 알려져 있었는데요. 일례로, 여러 연구결과에서 탄수화물의 하나로 생물체 에너지원으로 사용되는 글루코스의 과도한 섭취는 노화를 가속화 한다고 밝혀진 바 있습니다. 

 

이렇듯 식이 조절은 노화와 밀접한 관련이 있으나 식이 구성 요소 중 어떤 것이 노화에 영향을 미치는지에 대한 연구는 부족한 실정입니다. 특히, 인간의 전체적인 식이 제한은 지속성의 문제가 있어 특정 성분섭취를 조절하여 건강을 유지할 수 있는 식이 조절 방법 개발에 대한 수요가 높습니다.

 

연구팀은 노화 연구에 널리 활용되는 모델 생물인 예쁜꼬마선충을 이용해 글루코스 섭취를 제한하면 에너지 조절에 관여하는 AMPK 단백질(AMP-activated protein kinase, AMP 활성화 단백질 인산화효소)이 활성화되며 수명을 증가하게 된다는 사실을 새롭게 밝혀냈습니다.  글루코스 합성능력을 낮춘 대장균을 만들고, 이를 예쁜꼬마선충이 섭취하자 AMPK 단백질이 뇌 신경세포에 수명연장 신호를 보내게 하였고, 신호를 받은 조직에서는 지질대사의 변화를 통해 지방으로 이루어진 세포막의 유동성을 증가시켜 노화를 조절한다는 것입니다.

 

나아가 연구팀은 글루코스 제한 식이를 알츠하이머 치매를 일으키는 예쁜꼬마선충 모델에도 적용했습니다.  그 결과, 질병의 진행을 늦추는 것을 확인하며 다른 노화 관련 질병에의 적용 가능성을 높였습니다.

 

연구책임자인 권은수 박사는 “이번 연구성과는 세계 최초로 식이와 노화 간의 관계를 유전학적 방법을 통해 접근하여 글루코스 식이 제한을 통해 조절되는 새로운 노화 경로를 발견한 것”이라며, “수명연장 효과를 일으키는 인자들을 추가로 발굴하여 부작용 없이 노화를 조절할 수 있는 식이 제한 기술 개발에 이바지하겠다.”라고 밝혔습니다.

연구 결과는 1월 18일 'Nature Communications' 온라인 판에 게재됐습니다.

논문명 : A new AMPK isoform mediates glucose-restriction induced longevity non-cell autonomously by promoting membrane fluidity

 

#용어설명

1. 글루코스(glucose)

흔히 포도당(D-글루코스)이라고 부르며, 대표적인 알도헥소스(탄소 6개를 가지며 알데하이드기를 가지는 단당류)이다. 단맛이 있고 물에 잘 녹으며 환원성이 있다. 생물 조직 속에서 에너지원으로 소비된다. 

2. 예쁜꼬마선충

길이 1㎜ 정도의 선형동물. 2~3주 정도의 평균 수명을 지니고 있으며 투명한 몸체를 지녔다. 실험실에서 다루기 쉬운 특성들 때문에 신경생물학, 발생생물학, 노화 등의 연구에 많이 이용되는 실험 모델이다.

3. AMPK(AMP-activated protein kinase)

세포 내에서 에너지 항상성에 관여하는, 효모에서 인간까지 보존된 효소이다. 구성 요소는 알파, 베타, 감마 총 3가지의 subunit이다. 크게 글루코스, 지방산을 세포로의 수송을 증가시키고, 세포 내 에너지가 낮을 때(AMP/ATP) 산화를 증가시켜 에너지의 항상성을 유지시킨다. 

4. 인산화효소(kinase)

ATP(아데노신 3인산)의 고에너지 분자의 인산기를 특정한 기질에 전달하는 인산화 반응을 촉매하는 효소이다. 단백질, 지질 또는 탄수화물은 인산화 상태에 따라 활성, 반응성, 다른 분자와 결합할 수 있는 능력 등이 변화한다. 따라서 인산화효소는 물질대사, 세포 간 신호전달, 단백질 조절, 세포 수송, 분비 및 그 밖에 수많은 세포 반응경로에 매우 중요한 역할을 한다.


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