기본 콘텐츠로 건너뛰기

노화를 결정하는 유전자는 어떤 것일까?


​
 현대 과학이 반드시 답해야할 질문 가운데 하나는 인간을 비롯한 생명체가 왜 노화되고 죽는지입니다. 이 문제에 대한 간단명료한 대답은 쉽지 않지만, 어느 정도 진전을 보이는 것도 사실입니다. 많은 과학자들이 노화와 죽음에 관련되는 유전자를 찾고 그 메카니즘을 구체적으로 규명하기 위해서 지금도 노력중입니다.

​
 취리히의 스위스 연방 공과대학(ETH Zurich)과 독일 예나(Jena)의 연구 컨소시엄의 과학자들은 합동으로 노화에 관련된 유전자를 찾아내는 데 성공해 이를 저널 네이처 커뮤니케이션즈에 발표했습니다.
​

 이들은 유전자 연구에 널리 사용되는 예쁜꼬마선충(C. elegans), 어류인 제브라피쉬(zebra fish), 그리고 실험용 쥐를 이용해 4만 개의 유전자 가운데서 노화과정(aging process)에 관련되는 유전자를 찾는 연구를 진행했습니다. 사실 이는 건초더미에서 바늘찾기에 비유할 수 있는 일입니다.
​
​
 연구팀은 이 작업을 더 수월하게 진행하기 위해서 3종의 동물에서 어린 개체와 성숙한 개체, 그리고 노화한 개체의 유전자 활동을 mRNA를 통해 조사했습니다. 여기에는 노화 같은 중요한 과정을 컨트롤 하는 유전자가 진화과정에서 크게 변하지 않을 것이라는 기본 전제와 이 유전자가 나이에 따라 활성화 정도가 다를 것이라는 기본 가정이 깔려있습니다.
​
​
 그 결과 노화 과정에 연관이 있어 보이는 유전자는 세 종에서 30개 정도 발견할 수 있었습니다. 그리고 이 유전자 가운데서 특히 노화에 큰 영향을 미치는 유전자 하나를 발견했습니다. 이 유전자는 3 종의 동물에서 모두 노화를 촉진했습니다.  ​ 
​

 bcat-1라는 유전자가 바로 그 유전자인데, 이 유전자의 활성을 억제했을 때 예쁜꼬마선충의 수명이 25% 정도 증가했습니다. 재미있는 것은 이 유전자를 억제할 때 수명만 연장된 것이 아니라 건강 수명까지 같이 연장되어 더 오래 건강하게 살았다는 것입니다.
​
​
 이 유전자를 억제할 경우 조직에서  BCAA(branched-chain amino acids)의 비중이 증가하면서 노화를 억제하고 수명을 증가시키는 효과를 가져오는 것 같다고 합니다. 연구팀은 실제로 BCAA 세 가지 종류를 먹이에 포함해서 수명을 연장시키는 효과도 확인했습니다. 다만 유전자를 직접 억제하는 것보다는 효과가 낮은 것으로 나타났습니다.


 다만 인간에서 같은 방법으로 간단하게 노화를 억제하고 수명을 연장할 수 있을지는 장담할 수 없습니다. 인간에서의 조절 기전은 더 복잡할 수 있기 때문입니다. 21세기 불로초를 만들기 위해서는 아직 더 연구가 필요합니다.


 마지막으로 한 가지 궁금한 것은 그렇다면 왜 노화를 촉진하는 유전자 같은게 있느냐는 것입니다. 이는 생존을 위해 전력 투구하는 생명체에게는 매우 모순되는 존재입니다. 여기에 대한 흔한 설명 가운데 하나는 오래되어 손상된 유전자를 후손에게 전달하는 일을 막기 위해서라는 것입니다. 세포 분열에 관여하는 텔로미어 가설도 존재합니다. 하지만 이것만으로는 모든 이유가 설명되지 않은 것 같습니다.
​

 결국 앞으로 이 근본적인 질문에 답하기 위한 연구가 더 진행되어야 할 것 같습니다.
​
​
 참고
​
​
 Johannes Mansfeld et al. Branched-chain amino acid catabolism is a conserved regulator of physiological ageing, Nature Communications (2015). DOI: 10.1038/ncomms10043                                        


​
​
  ​ 

댓글

이 블로그의 인기 게시물

중등도 코로나 19 환자에서 제한적인 효과만을 확인한 렘데시비르

   현재 렘데시비르는 인공 호흡기 치료가 필요한 환자 등 중증 코로나 19 환자의 치료제로 사용되고 있습니다. 다만 공급이 부족해서 갑자가 중증 코로나 19 환자가 늘어날 경우 수급 문제가 불거질 수밖에 없습니다. 따라서 이를 중등도 코로나 19 환자 (경증이나 무증상은 당연히 치료가 필요없거나 대증 요법 정도) 사용한다는 것은 지금 당장에 급한 연구는 아니지만, 나중에 수급량이 많아지고 가격이 낮아질 때를 생각하면 의미 있는 연구 결과입니다.   렘데시비르 제조사인 길리어드 사이언스의 다아애나 브레이너드 박사 ( Dr. Diana Brainard of Gilead Sciences )는 병원에 입원이 필요했던 중등도 코로나 19 환자 584명을 렘데시비르 5일, 10일 투여 실험군과 위약을 투여한 대조군으로 나눠 임상 경과, 사망 등 중요한 합병증 발생 등에서 차이를 보이는지 조사했습니다. 연구 대상자의 40% 이상은 당뇨 같은 만성 질환이 있었으며 평균 연령은 57세였습니다.   연구 결과 대조군의 2%, 5일 투여군의 2%, 10일 투여군의 1%가 사망했으나 사망자 수가 4명, 3명, 2명 정도로 통계적 차이를 판단하기에는 사망자 수가 적어 결론을 내리기 어려웠습니다. 연구팀은 5일 투여군에서 임상 경과가 다소 호전되는 것을 판단했으나 10일 투여군에서는 통계적 차이를 검증할 수 없었습니다. 결론적으로 말해 중등도 코로나 19 환자에서 렘데시비르 투여는 확실한 임상적 이득이 없었습니다.     5일 투여량만 해도 가격이 3120달러라는 점을 감안할 때 중등도 환자에서 렘데시비르 투여는 설령 공급이 원활하다고 해도 적절한 치료법이 아닌 것으로 판단됩니다. 더구나 지금처럼 공급이 불안해 중증 환자 투여 물량 확보가 아쉬운 상황에서는 말할 것도 없습니다.  이번 연구는 렘데시비르보다 효과가 뛰어나면서 저렴한 차세대 항바이러스 치료제의 필요성을 다시 보여준 것으로 생각됩니다....

178Tb/s - 광섬유 통신 신기록 수립

  ( Lidia Galdino, lead researcher on the study. Credit: James Tye / UCL )  현재 가정에 들어오는 초고속 광통신은 10Gb/s 정도가 가장 빠른 편입니다. 그러나 사실 광섬유를 통해서 보낼 수 있는 정보량은 이것보다 훨씬 많습니다. 현재 개발 중인 기술 가운데서는 이미 1Tb/s 이상이 속도를 지닌 것들이 많아 미래에는 테라 인터넷 시대가 가능할 것으로 예상됩니다. 그런 가운데 영국 유니버시티 칼리지 런던 (UCL)의 리디아 갈디노( Lidia Galdino )가 이끄는 연구팀이 178Tb/s라는 신기록을 세웠다는 소식입니다.   광섬유 통신을 위한 주파수는 4.5THz까지 높일 수 있습니다. 최근에 개발된 신기술은 9THz 벽도 돌파했습니다. 그러나 연구팀은 16.8THz라는 새로운 영역에 도달했습니다. 주파수가 높을 수록 더 많은 정보를 전송할 수 있습니다. 하지만 16.8THz의 주파수로도 178Tb/s의 데이터 전송 속도는 사실 불가능합니다. 연구팀은  Geometric Shaping (GS) 방식으로 레이저 신호의 페이즈, 밝기, 편광 수준을 조절해 여러 신호가 서로 간섭 없이 전달되게 만들어 이런 신기록을 수립했습니다.   물론 새로운 기술이 항상 그렇듯이 바로 상용화가 가능한 것은 아닙니다. 특히 광섬유는 장거리 정보 전송이 가능해야 할 뿐 아니라 오류 없이 장시간 작동이 가능해야 합니다. 자꾸 에러가 생기거나 고장난다면 아무리 속도가 빨라도 무용지물입니다. 이 단계를 극복하고 경제성까지 갖춰 실용화 되는 경우는 사실 소수에 지나지 않습니다.   하지만 경쟁적으로 Tb 급 대역폭을 지닌 광통신 기술이 개발되고 있어 테라바이트 급 정보도 순식간에 전송할 수 있는 시대가 올 것은 분명합니다. 과거 전화선을 이용한 56K 모뎀에서 지금의 광섬유 기반 초고속 인터넷이 온 것처럼 속도는 계속 빨라질 수밖에 없기 때문입니다...

코로나 19 감염 위험성이 큰 동물은?

  ( A new genomic study ranks the potential of the SARS-CoV-2 spike protein to bind to the ACE2 receptor site in 410 vertebrate animals. Old World primates and great apes, which have identical amino acids at the binding site as humans, are predicted to have a very high propensity for binding ACE2 and are likely susceptible to SARS-CoV-2 infection. Credit: Matt Verdolivo/UC Davis )    코로나 19를 일으키는  SARS-CoV-2는 사스 및 메르스와 마찬가지로 박쥐를 자연 숙주로 삼는 베타 코로나바이러스 계통입니다. 따라서 본래 박쥐에 살던 바이러스가 중간 단계를 거쳐 사람으로 넘어온 것으로 추정됩니다. 그런데 이 이야기는 SARS-CoV-2 역시 사람에만 감염되는 것이 아니라 종을 넘어 다른 포유류나 조류, 혹은 척추동물에 감염될 수 있음을 시사합니다. 코로나 바이러스가 침투하는 경로인 ACE2 수용체는 다른 척추동물에서도 볼 수 있기 때문입니다. 다만 SARS-CoV-2와 ACE2 수용체의 결합 수준은 동물마다 큰 차이가 있어 감염 위험도는 모두 다를 수밖에 없습니다.   캘리포니아 대학 데이비스 캠퍼스 (UC Davis)의 조안나 다마스 (Joana Damas)와 그 동료들은 410종의 척추동물에서 ACE2 수용체 유전자를 조사해 코로나 19 감염 위험도를 조사했습니다. 연구팀에 따르면 ACE2 수용체 전체가 아니라 25개의 아미노산 배열이 특히 결합력에 큰 영향을 미쳐 감염 가능성을 결정합니다.   연구 결과 쉽게 예상할 수 있듯이 사람과 가까운 침팬치, 고릴라, 보노보...