"미토콘드리아 돌연변이 늘면…암·노화 일으켜"

KAIST·서울대·연세대·고려대·이노크라스 공동 연구 결과

세포 속 미토콘드리아 DNA의 돌연변이 증가가 암 발생 및 노화와 밀접한 관련이 있다는 연구결과가 나왔다.

KAIST는 의과학대학원 주영석 교수 연구팀이 산학 공동으로 수행한 미토콘드리아 DNA 돌연변이 연구 결과가 국제 과학학술지 ‘네이처 지네틱스(Nature Genetics)’ 온라인판( 7월 22일)에 실렸다고 24일 밝혔다.

이 연구에는 서울대학교, 연세대학교, 고려대학교 각 의과대학과 국립암센터, KAIST 교원창업기업 '이노크라스'가 참여했다.

미토콘드리아 DNA를 연구한 KAIST 주영석 교수(왼쪽)와 아지송 석박사통합과정생.

연구팀은 31명의 정상 대장 상피 조직과 섬유아세포, 혈액에서 확보한 총 2천96개의 단일세포 전장유전체 서열을 생명정보학 기법으로 분석했다.

이 결과 정상 세포의 90% 이상에서 최소 1개의 미토콘드리아 DNA 변이를 발견했다. 세포 당 평균 3개의 미토콘드리아 DNA 변이가 존재했다.

연구팀은 대부분의 돌연변이는 노화과정에서 생성됐으나, 약 6%는 모계로부터 이형상태(heteroplasmy)로 전달돼 수정란에서부터 존재한다는 것도 확인했다.

노화과정에서 발생하는 돌연변이는 대부분 내부적인 DNA 복제 과정 중에 발생한다는 것을 확인했다는 것이 연구진 설명이다.

미토콘드리아는 세포 에너지 대사 및 사멸에 관여하는 세포소기관이다. 세포핵과 독립적으로 자체 DNA를 가지고 있으며 돌연변이도 발생할 수 있다. 그러나 기술적 한계로 이를 규명하는데는 한계가 있었다.

KAIST 안지송 박사과정생은 "암 발생 과정에서 미토콘드리아 DNA 돌연변이 수가 유의미하게 증가했다"며 "이들 변이 중 일부는 미토콘드리아 RNA 불안정성에 기여했다"고 말했다.

미토콘드리아 DNA 돌연변이 연구개요도.

연구팀은 관찰된 데이터를 바탕으로 인간의 배아 발생단계부터 노화 및 발암과정에서 미토콘드리아의 발생 및 진화과정을 이해할 수 있는 모델도 구축했다.

KAIST 의과학대학원 주영석 교수는 "암 발생 과정뿐만 아니라 인간의 배아 발생과정 및 노화과정에서 나타나는 미토콘드리아 DNA의 변화를 체계적으로 이해할 수 있는 방법을 처음으로 수립했다”고 연구의 중요성을 설명했다.