연구자들은 노화를 조절하는 경로에 대한 실험적 증거를 제공하여 회충의 일부 이동성 DNA 서열을 조용하게 하면 수명이 길어진다는 사실을 발견했다. 이 발견은 우리가 어떻게 노화되는지에 대한 더 큰 이해를 제공할 뿐만 아니라 생물학과 의학에 잠재적으로 응용할 수 있는 문을 열어준다.
트랜스포손 또는 '점핑 유전자'라고도 알려진 전이 요소(TE)는 게놈의 한 위치에서 다른 위치로 이동하거나 점프하는 DNA 서열이다. 이러한 움직임은 때때로 새로운 위치에 돌연변이를 만들어 노화 및 노화 관련 질병의 과정에 영향을 미치고 심지어 촉진시키는 게놈 불안정성을 유발할 수 있다.
헝가리 Eötvös Loránd University(ELTE)의 연구자들은 2015년과 2017년에 Piwi-piRNA 경로라고 불리는 특정 과정이 TE를 제어함으로써 노화에 어떻게 기여하는지에 대한 이론을 발표했다. 이제 최신 연구에서 그들은 경로가 어떻게 작동하는지에 대한 실험적 증거를 제공한다.
Piwi-piRNA 경로(전체 이름은 Drosophila -Piwi 상호작용 RNA 경로 에서 P 요소 유도된 wimpy 고환임 )는 TE의 불리한 돌연변이 유발 활성으로부터 게놈을 보호하는 특정 RNA 침묵 메커니즘이다. 이 경로는 비노화 세포에서 작용하지만, 노화된 체세포에서는 작용하지 않는다. 노화된 체세포는 축적된 세포 손상으로 인해 노화라고 불리는 기능적 쇠퇴를 겪고 결국 죽는다. 체세포는 생식 세포 이외의 살아있는 유기체의 모든 세포이다.
이번 연구에서 연구진은 예쁜꼬마선충( Caenorhabditis elegans) 에 대한 실험을 수행했다. 예쁜꼬마선충( Caenorhabditis elegans )은 노화, 연령 관련 질병 및 장수 메커니즘 연구를 위한 모델 시스템으로 자주 사용된다. 예쁜꼬마선충은 약 2/3의 상동체(서열이 유사한 유전자)를 보유하고 있기 때문이고 모든 인간 질병 유전자를 가진다.
그들은 활성 TE 계열을 하향 조절하고 회충에서 가장 이동성이 높은 TE 인 두 가지 특정 계열인 Tc1 과 Tc3 의 하향 조절이 서로 다른 온도에서 노화 과정을 늦추는 것을 발견했다. 20°C(68°F)에서는 수명이 약 10% 연장되었습니다. 두 가지 모두를 동시에 하향 조절하면 수명 연장 효과가 단일 치료법에서 관찰된 수명 연장의 합과 거의 합산된다. 다른 TE 계열( Tc2 , Tc4 및 Tc5 )의 하향 조절은 수명에 감지 가능한 영향을 미치지 않았다.
연구의 주요 저자인 Ádám Sturm은 “수명 분석에서 단순히 TE를 하향 조절하거나 Piwi-piRNA 경로 요소를 체세포적으로 과발현함으로써 통계적으로 유의미한 수명 이점을 관찰했다.”라고 말했다. "이것은 의학과 생물학의 세계에서 무수히 많은 잠재적 응용 가능성의 문을 열어줍니다."
또한 연구자들은 이들 벌레의 DNA, 특히 TE에서 노화에 따른 후성유전학적 변화를 발견했다. 후성유전적 변화는 유전적 변화와 달리 가역적이며 DNA 서열을 변경하지 않지만 신체가 해당 서열을 읽는 방식을 변경할 수 있다. DNA 메틸화는 가장 중요한 후성유전학적 변형 중 하나이며 다양한 유전적 과정에서 중요한 역할을 한다. 여기서 연구자들은 DNA N6-아데닌 메틸화가 벌레가 노화됨에 따라 TE 점프를 점진적으로 증가시키는 것을 관찰했다. 그들은 이러한 후생적 변형을 생물학적 연령의 정확한 결정 요인으로 사용하는 것이 가능할 수 있다고 판단했다.
이번 연구의 교신 저자인 티보 벨라이(Tibor Vellai)는 “이 후생적 변형은 DNA에서 나이를 결정하는 방법의 길을 열어 정확한 신체 시계를 제공할 수 있습니다.”라고 말했다.
노화를 조절하는 경로를 더 잘 이해하면 노년기에 수명을 연장하고 건강을 개선하는 방법을 개발할 수 있다고 연구진은 말한다.
이 연구는 Nature Communications 저널에 게재되었다. 출처: Eötvös Loránd 대학교
