연구
< (왼쪽부터) 우리 대학 생명과학과 이승재 교수, 이종선 박사, 김은지 박사 >
노화가 진행되면 세포 내 DNA 및 단백질 품질이 저하되며, 이는 다양한 퇴행성 질환의 원인이 된다고 알려져 있다. 하지만 RNA 수준에서 노화와의 연관성은 명확히 규명되지 않은 상태였다. 한국 연구진이 RNA 품질 관리에 관여하며 비정상적인 mRNA의 제거에 필수적인 리보솜 품질 관리 인자인 ‘PELOTA(펠로타) 단백질’이 노화를 늦추고 장수를 유도하는 핵심 조절자임을 밝혀냈다. 이 연구는 향후 인간 노화와 퇴행성 뇌 질환에 대한 치료 전략에 새로운 전환점을 제공할 것으로 기대된다.
우리 대학 생명과학과 이승재 교수팀(RNA 매개 건강 장수 연구센터)이 연세대(총장 윤동섭) 서진수 교수팀, 국가과학기술연구회(NST 이사장 김영식) 산하 한국생명공학연구원(KRIBB, 원장 권석윤) 이광표 박사팀과 공동연구를 통해, 리보솜 품질 관리에 중요한 ‘PELOTA*’단백질이 노화의 속도를 조절함을 발견했다고 18일 밝혔다.
*PELOTA: mRNA가 리보솜에서 단백질로 번역되는 과정에서 발생하는 에러를 감지하고 해결해 세포의 번역 항상성의 유지에 핵심 기능을 수행
그동안 RNA, 특히 mRNA는 단백질 합성을 위한 중간 산물에 불과하다는 인식이 강했다. DNA에 비해 불안정하고 수명이 짧아 정량적 분석이나 장기적 추적 연구가 어려웠기 때문이다. 이러한 한계로 인해 RNA 자체의 생리적·기능적 역할에 대한 연구는 상대적으로 부족했다.
연구팀은 먼저 수명이 짧아 노화 연구에 널리 사용되는 예쁜꼬마선충을 활용해, 리보솜 품질 관리 인자 PELOTA가 장수에 필수적임을 발견했다. 특히, 정상 선충에서 PELOTA를 과발현했을 때는 수명이 연장돼, 비정상적인 mRNA의 제거에 중요한 리보솜 기반 품질 관리가 장수 유도에 필요하다는 것을 보여줬다.
< 연구 요약 >
또한, 리보솜 품질 관리 시스템은 노화와 생체 내 에너지 대사 조절에 중요한 세포가 영양 상태나 성장 신호를 감지해 성장, 단백질 합성, 자가포식 등을 조절하는 경로인 ‘mTOR 신호 전달계’와 세포가 불필요하거나 손상된 성분을 스스로 분해하고 재활용하는 과정으로, 세포의 청소와 재활용 시스템인 ‘자가포식(autophagy) 경로’를 함께 조절한다는 사실을 밝혔다.
PELOTA가 결핍되면 mTOR가 비정상적으로 활성화되고 자가포식 기능이 억제되어 노화가 촉진되는 반면, PELOTA를 활성화하면 mTOR 억제 및 자가포식 유도를 통해 세포 항상성을 유지하며 수명을 연장할 수 있었다.
특히 주목할 점은 이 발견이 생쥐와 인간에게도 보존돼 있으며, PELOTA의 결손이 근육 노화 및 알츠하이머병을 유발할 수 있음을 시사하는 결과를 보여줬다.
따라서 이는 이번 PELOTA와 리보솜 기반 품질 관리에 관한 연구가 인간 노화와 퇴행성 뇌 질환에 대한 치료 전략 수립에도 이바지할 수 있음을 의미한다.
이번 연구를 주도한 우리 대학 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”라며, “이번 연구는 비정상적인 RNA 제거가 노화 조절 네트워크의 핵심축 중 하나임을 보여주는 강력한 근거를 제시한 것”이라고 전했다.
이번 연구는 생명과학과 이종선 박사, 김은지 박사와 KRIBB 이보라 박사, 연세대학교 이혜인 박사가 공동 제1 저자로 참여해 세계적인 과학학술지 ‘PNAS’에 지난 8월 4일 날짜로 게재됐다.
※논문명: Pelota-mediated ribosome-associated quality control counteracts aging and age-associated pathologies across species
※DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2505217122
한편, 이번 연구는 한국연구재단 리더연구과제의 지원을 받았다.
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연구 간 조직 속 노화 신호 미리 잡아 질병 예측한다
노화나 만성 질환은 장기간에 걸쳐 미세한 조직 변화가 서서히 축적되는 과정을 거치기 때문에, 장기 내 이러한 변화를 정량적으로 파악하고, 이를 질병 발병의 초기 신호와 연결하는 데에는 여전히 한계가 있다. 이에 우리 연구진이 조직 안에서 처음 문제가 생기는 국소적인 변화를 정확히 포착해, 질병을 더 빠르게 발견하고 예측하며, 맞춤형 치료 타깃을 설정하는 데 큰 도움이 될 플랫폼 기술을 개발하는 데 성공했다. 우리 대학 의과학대학원 박종은 교수, 한국생명공학연구원(KRIBB, 원장 권석윤) 노화융합연구단 김천아 박사 공동 연구팀이 노화 간 조직 내에서 국소적으로 발생하는 섬유화된 미세환경을 포착하고 이를 *단일세포 전사체 수준으로 정밀 분석*할 수 있는 ‘파이니-시퀀싱(FiNi-seq, Fibrotic Niche enrichment sequencing)’기술을 개발했다고 12일 밝혔다. *단일세포 전사체 분석: 세포 하나하나가 어떤 유전자를 얼마나 활발히
2025-06-12 -
연구 정크 DNA가 노화와 발암에 관여한다
인간 유전체 중 일반적인 단백질 생성 유전자는 전체 염기서열의 1% 정도에 불과하며 나머지 99%의 유전체 영역은 그 기능이 뚜렷하게 알려지지 않아 ‘쓸모없는 DNA’라는 뜻으로 ‘정크 DNA’라고 불리고 있다. 정크 DNA 가운데 약 1/6을 차지하는 L1 점핑 유전자는 활성화될 경우 세포의 유전정보를 파괴하거나 교란하는 역할을 할 수 있어 사람의 진화 과정에서 불활성화(화석화) 됐다고 알려져 있었다. 하지만 이번 연구에서 L1 점핑 유전자가 활성화되며, 노화와 발암 과정에 연관이 있음을 처음 확인하였다. 우리 대학 의과학대학원 주영석 교수 연구팀이 서울대학교병원 외과 김민정 교수, 고려대학교 의과대학 권현우 교수팀과의 공동연구로 ‘L1 점핑 유전자’의 활성화에 의한 사람 대장 상피 세포의 유전체 파괴 현상을 규명했다고 15일 밝혔다. 의과학대학원 남창현 박사과정과 육정환 박사(現 서울대병원 내과 임상조교수)
2023-05-15 -
연구 노화된 뇌막 속 쌓인 당이 장애 유발 최초 규명
평균연령 증가로 인해 심각한 뇌 질환을 동반하지 않은 일반적인 노화로 인한 뇌의 변화에 관한 연구 역시 필요한 추세다. 노화 연구와 관련하여 노화가 진행될수록 몸속에 ‘당’이 축적되고 이렇게 축적된 당은 노화-연관 염증, 혈관질환 등 다양한 질환의 원인 물질이 된다. 결국‘남아도는 당 분자’는 몸속 다양한 단백질에 붙어 단백질의 기능을 방해한다. 우리 대학 바이오및뇌공학과 김필남 교수, 정용 교수 공동연구팀이 뇌를 감싸고 있는 뇌막(혹은 뇌수막; brain meninges)이 노화에 따른 `당' 축적이 되면서 뇌 피질을 감싸고 있는 ‘최전선 방어벽'으로의 기능에 장애가 일어남을 확인했다고 15일 밝혔다. 김 교수 연구팀은 고령자의 뇌막에서 당 분자의 과도한 축적을 확인하고, 생쥐 모델에서도 나이에 따른 당의 축적이 이뤄짐을 확인하였다. 뇌막은 뇌를 감싸고 있는 얇은 막으로 뇌척수액과 피질의 경계에 존재하며 뇌를 보호하
2023-03-15 -
연구 생체 노화 정도를 측정할 수 있는 새로운 RNA 지표 발견
우리 대학 생명과학과 이승재 교수 연구진(RNA 매개 건강장수 연구센터)이 동물의 생체 나이를 알려주는 지표로 새로운 *RNA 변화를 발견했다고 7일 밝혔다. *RNA: DNA에 담긴 유전 정보를 단백질로 바꿀 때 이를 매개하는 물질이다. DNA에서 만들어진 RNA는 스플라이싱(RNA에서 단백질 정보가 없는 인트론을 제거하고 단백질로 번역되는 엑손을 연결하는 과정)을 통해 여러 조합을 가진 형태로 형성된다. 연구진은 수명이 짧고 노화 속도가 빨라 노화 및 장수 연구에 널리 사용되는 작은 동물인 예쁜꼬마선충을 활용해 노화 과정에서 RNA의 총체적인 변화를 분석했다. 연구진은 생체 노화가 진행됨에 따라 RNA가 잘려 최종 형태로 만들어질 때 오른쪽 끝부분에서 뒤쪽이 앞쪽보다 더욱 많이 쓰임을 밝혔고, 이를 억제하면 장수를 유도할 수 있음을 보였다. 이번 연구는 새로운 생리학적 노화 지표로서 RNA의 변화를 찾았고 이를 제어해 건강하게 오래 살 수 있는 새로운 방법을 제시했다는
2022-12-07 -
행사 한국체육대학교와 교육·연구 협력 MOU 체결
우리 대학이 한국체육대학교(총장 안용규)와 5일 오후 KAIST 대전 본원에서 교육·연구 분야의 상호 교류 및 협력을 위한 전략적 업무협약(MOU)을 체결했다. 두 학교는 이번 협약을 바탕으로 다양한 스포츠 종목에 첨단 과학기술을 접목해 국가대표 선수들의 운동수행력 향상에 도움을 주는 기술 개발에 나선다. 일례로, 엘리트 스포츠 선수들의 생체역학적 자료를 토대로 근육이 협응하며 움직이는 원리를 분석하고 각 종목별 특성에 맞춰 선수들의 우수한 능력을 끌어내는 신체적 결정 요인 및 최적의 훈련 방법을 제안하는 연구를 수행한다. 또한, 로봇 재활기술과 가상현실 기술을 융합한 첨단 훈련 방법을 시도할 예정이다. 이러한 시도를 통해 향후 전 국민의 신체 운동 능력 향상 및 근골격계 부상 예방을 위한 훈련 도구 개발은 물론 고령인구의 건강한 신체 운동 능력을 지속할 수 있는 청노화 운동 기술 개발 등의 사회적 기술로 확장해 나가는 계기를 마련할 예정이다. 두 학교는
2022-04-05