장내미생물 통한 새로운 노화 조절 해법
장내미생물 통한 새로운 노화 조절 해법
  • 함예솔
  • 승인 2020.07.21 15:20
  • 조회수 1347
  • 댓글 1
이 기사를 공유합니다

국내 연구진이 예쁜꼬마선충과 대장균을 이용해 장내미생물이 조절하는 새로운 노화 기전을 발견했습니다. 한국생명공학연구원 노화제어전문연구단 권은수 박사팀이 수행한 이번 연구는 <PNAS:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America>에 게재됐습니다. 

 

장내 미생물 이용해 노화 조절할 수 있을까

 

인체에 존재하는 장내 미생물은 종류가 다양하고, 수가 많기 때문에 특정 미생물이 노화에 미치는 영향성을 파악하는 것이 어렵습니다. 따라서, 장내미생물과 노화의 관계성을 연구하기 용이한 모델 개발이 필요한 상황입니다. 

작은 세상. 우리는 세균이나 미생물을 다 '나쁘다'고 한다. 하지만 우리 몸 속(특히 사진에 보이는 소화 기관)에는 우리의 건강과 행복을 좌우하는 다양한 미생물이 살고있다. 출처: Gettyimages
작은 세상. 우리는 세균이나 미생물을 다 '나쁘다'고 한다. 하지만 우리 몸 속(특히 사진에 보이는 소화 기관)에는 우리의 건강과 행복을 좌우하는 다양한 미생물이 살고있다. 출처: Gettyimages

연구팀은 예쁜꼬마선충과 대장균을 이용함으로써, 장내 미생물이 숙주의 노화를 조절할 수 있음을 확인하고, 단일 종의 장내 미생물이 숙주에 미치는 영향을 연구하기 위한 모델을 제시했습니다. 연구팀은 DNA 구조를 변형시키는 단백질(HNS)이 제거된 대장균에서 유해성 대사 물질(Methylglyoxal; MG)의 양이 감소함을 발견했고, 이 대장균을 섭취한 예쁜꼬마선충에서 새로운 노화 조절의 경로(TORC2/DAF-16)가 조절됨으로써 수명이 10 ~ 20% 정도 연장되었다는 것을 발견했습니다. 

(A) HNS 장내미생물이 숙주의 수명을 약 20% 증가시킴. 이 수명증가에는 숙주의 DAF-16 전사조절인자가 필수적임. (B) 노화에 따른 운동성 감소현상도 저해함.  (C) 수명을 늘리는 반면, 성장속도의 감소등은 관찰되지 않음. 출처: 한국생명공학연구원
(A) HNS 장내미생물이 숙주의 수명을 약 20% 증가시킴. 이 수명증가에는 숙주의 DAF-16 전사조절인자가 필수적임. (B) 노화에 따른 운동성 감소현상도 저해함. (C) 수명을 늘리는 반면, 성장속도의 감소등은 관찰되지 않음. 출처: 한국생명공학연구원

유해성 대사 물질(MG)은 활성산소처럼 생체내 단백질, 유전물질 등의 변형을 초래하여 파킨슨병, 당뇨병 등을 일으킨다고 알려져 있었으나 이번 연구에서 장내미생물에서 발생한 유해성 대사 물질(MG)이 숙주의 세포신호전달 경로를 조절하여 노화를 조절하는 새로운 기전을 규명했습니다. 

(A) 인슐린 신호전달 돌연변이에서 HNS 장내미생물에 의한 수명증가 현상이 여전히 관찰됨. (B) TORC2 돌연변이에서 HNS 장내미생물에 의한 수명증가 현상이 사라짐을 확인함. 이는 숙주의 TOCR2 신호전달에 의해 장내미생물의 수명조절 신호가 DAF-16 전사인자를 활성화 한다는 것을 의미함. (C) 실제로 인슐린 신호전달에 의해 DAF-16 전사조절인자가 핵안으로 이동해 활성화되는 것과는 다르게, HNS 장내미생물에 의해서는 DAF-16 핵이동이 관찰되지 않음. 이는 장내미생물에 의한 DAF-16의 활성조절이 인슐린 신호전달이 아닌 TORC2 신호전달을 통한다는 것을 의미함. 출처: 한국생명공학연구원
(A) 인슐린 신호전달 돌연변이에서 HNS 장내미생물에 의한 수명증가 현상이 여전히 관찰됨. (B) TORC2 돌연변이에서 HNS 장내미생물에 의한 수명증가 현상이 사라짐을 확인함. 이는 숙주의 TOCR2 신호전달에 의해 장내미생물의 수명조절 신호가 DAF-16 전사인자를 활성화 한다는 것을 의미함. (C) 실제로 인슐린 신호전달에 의해 DAF-16 전사조절인자가 핵안으로 이동해 활성화되는 것과는 다르게, HNS 장내미생물에 의해서는 DAF-16 핵이동이 관찰되지 않음. 이는 장내미생물에 의한 DAF-16의 활성조절이 인슐린 신호전달이 아닌 TORC2 신호전달을 통한다는 것을 의미함. 출처: 한국생명공학연구원

연구책임자인 권은수 박사는 "이번 연구 성과는 세계 최초로 장내미생물에 의해 특이적으로 조절되는 새로운 노화 조절의 경로를 발견한 것"이라며 "이 연구는 장내미생물에 의한 숙주의 노화 연구 모델을 제시하고 장내미생물에 특이적인 노화 조절 기전을 발견함으로써 노화에서 장내미생물의 새로운 역할 및 분자 기전을 확인한 것"이라고 밝혔습니다. 

(A) 메틸글라이옥살(MG)의 양을 측정한 그래프. 야생형에 비해 HNS 장내미생물에서 MG의 양이 감소되어 있음. (B) 외부에서 MG를 처리해 주었을 때, HNS 변이체 대장균의 수명증가 현상이 사라짐. 이는 MG를 소량으로 생산하는 장내미생물이 숙주의 수명을 증가시키는 것을 의미함. (C) 실제 인간세포에 MG를 처리해 주었을 때, 노화세포의 수가 증가함을 관찰함. 이는 예쁜꼬마선충모델에서 검증한 장내미생물의 MG에 의한 수명조절현상이 인간에게도 적용될 가능성을 시사함. (D) 장내 미생물의 대사물인 MG에 의해 숙주의 전사조절인자의 활성이 조절되어 수명을 조절하는 모식도. 출처: 한국생명공학연구원
(A) 메틸글라이옥살(MG)의 양을 측정한 그래프. 야생형에 비해 HNS 장내미생물에서 MG의 양이 감소되어 있음. (B) 외부에서 MG를 처리해 주었을 때, HNS 변이체 대장균의 수명증가 현상이 사라짐. 이는 MG를 소량으로 생산하는 장내미생물이 숙주의 수명을 증가시키는 것을 의미함. (C) 실제 인간세포에 MG를 처리해 주었을 때, 노화세포의 수가 증가함을 관찰함. 이는 예쁜꼬마선충모델에서 검증한 장내미생물의 MG에 의한 수명조절현상이 인간에게도 적용될 가능성을 시사함. (D) 장내 미생물의 대사물인 MG에 의해 숙주의 전사조절인자의 활성이 조절되어 수명을 조절하는 모식도. 출처: 한국생명공학연구원

또한 "유해성 대사물질(MG)은 세포에 비특이적으로 손상을 입힘으로써 유해성을 나타낸다는 통념과는 달리 숙주 생물의 특정 신호전달인자도 조절한다는 것을 발견했으며 따라서 유해성 대사물질(MG)를 낮추는 것이 노인성 질병인 당뇨나 신경질환 등 관련 질병의 새로운 치료법이 될 수 있을 것"이라고 전망했습니다.


##참고자료##

 


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 1
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.
우아연이 2020-07-21 18:08:27
인류의 문제는 노화에 따른 많은 병을 고치는 것이 아니라, 노화 자체를 해결하는 것이라는 글을 읽은 적이 있습니다. 장내 미생물을 통해 유해성 대사물질을 낮추는 것이 인류가 노화를 극복하는데 새로운 전화점이 되었으면 좋겠습니다.

  • 충청남도 보령시 큰오랏3길
  • 법인명 : 이웃집과학자 주식회사
  • 제호 : 이웃집과학자
  • 청소년보호책임자 : 정병진
  • 등록번호 : 보령 바 00002
  • 등록일 : 2016-02-12
  • 발행일 : 2016-02-12
  • 발행인 : 김정환
  • 편집인 : 정병진
  • 이웃집과학자 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2016-2021 이웃집과학자. All rights reserved. mail to contact@scientist.town
ND소프트