'필로타 단백질' 자극했더니, 수명 24% 늘어…100세 시대 열리나

KAIST 연구진, 노화 및 알츠하이머 질환 등에도 관여 세계 첫 확인

인간 평균 수명 100세 실현에 한발 더 다가간 연구 결과가 나와 관심이다.

KAIST는 생명과학과 이승재 교수팀(RNA 매개 건강 장수 연구센터)이 연세대학교 서진수 교수팀 및 한국생명공학연구원(KRIBB) 이광표 박사팀과 공동으로 리보솜 품질 관리에 중요한 ‘필로타(PELOTA)’단백질이 노화 속도를 늦춰 수명을 늘린다는 사실을 발견했다고 18일 밝혔다.

연구팀은 노화와 수명, 알츠하이머 같은 뇌 질환이 모두 '필로타' 단백질과 밀접한 관련성이 있다는 것을 규명했다.

필로타 연구진. 왼쪽부터 KAIST 이승재 교수, 연세대 서진수 교수, 생명연 이광표 박사, KAIST 이종선 박사, 김은지 박사, 생명연 이보라 박사, 연세대 이혜인 박사.

연구에 참여했던 생명과학과 권현우 석,박사통합과정 연구생(4년차)는 "필로타가 없을 때 수명은 33% 감소했고, 필로타를 더 많이 발현시켰을 때 수명은 24% 늘었다"고 설명했다.

필로타는 mRNA가 리보솜에서 단백질로 전환할 때 유전정보를 해석하는 과정에서 일어나는 에러를 감지하고 해결해 세포 항상성 유지에 핵심 기능을 수행한다.

연구팀은 실험 대상으로 예쁜꼬마선충을 선택했다.

권현우 연구생은 "정상 선충에서 필로타를 과발현했을 때는 수명이 연장돼, 비정상적인 mRNA의 제거에 중요한 리보솜 기반 품질 관리가 장수 유도에 필요하다는 것을 보여줬다"고 부연 설명했다.

리보솜 품질 관리 시스템은 노화와 생체 내 에너지 대사 조절에 중요한 세포가 영양 상태나 성장 신호를 감지해 성장, 단백질 합성, 자가포식 등을 조절하는 경로인 '엠토르(mTOR)' 신호 전달계와 세포가 불필요하거나 손상된 성분을 스스로 분해하고 재활용에 관여한다.

연구팀은 또 리보솜 품질관리 시스템이 세포 청소와 재활용 시스템인 ‘자가포식(autophagy) 경로’를 함께 조절한다는 사실도 밝혀냈다.

KAIST 연구진이 필로타 단백질 작동 원리를 규명한 기본 흐름도.(그림=KAIST)

필로타가 결핍되면 엠토르가 비정상적으로 활성화되고 자가포식 기능이 억제돼 노화가 촉진되는 반면(33% 정도 증가), 필로타를 활성화하면 엠토르 억제 및 자가포식 유도를 통해 세포 항상성을 유지하며 수명을 연장(24% 정도)한다.

권현우 연구생은 "특히 주목할 점은 알츠하이머가 에이베타라는 단백질 응축으로 유발되는데, 필로타 활성이 에이베타 단백질 축적을 억제한다"고 말했다.

권 연구생은 또 상용화 관련 "상용화가 진행된 것은 없다"며 "다만, 이를 인간에 적용한다면 효과는 있을 것으로 본다. 필로타를 활성화시키는 자극은 어렵지 않다"고 언급했다.

생명과학과 이승재 교수는 “지금까지 DNA 및 단백질 수준에서의 품질 관리와 노화의 연관성은 잘 알려져 있었지만, RNA 수준의 품질 관리 시스템이 수명 조절에 기능적으로 관여한다는 분자적 증거는 매우 드물었다”며, “이번 연구는 비정상적인 RNA 제거가 노화 조절 네트워크의 핵심축 중 하나임을 보여주는 강력한 근거"라고 전했다.

연구는 KAIST 생명과학과 이종선 박사, 김은지 박사와 KRIBB(한국생명공학연구원) 이보라 박사, 연세대학교 이혜인 박사가 공동 제1 저자로 참여했다. 연구결과는 국제 과학학술지(PNAS)에 게재(8월 4일자)됐다.