RNA 품질 관리 시스템이 노화의 속도를 좌우하고, 장수를 유도하는 핵심 메커니즘임을 규명한 연구 개요. (사진: KAIST)
[뉴스토마토 임삼진 객원기자] 리보솜 관련 품질 관리(RQC, Ribosome-associated quality control)는 메신저 RNA(mRNA)의 안정성과 단백질 합성의 정확성을 조절하는 핵심 생물학적 과정입니다. 이전의 연구에서 RQC의 결함은 세포 기능 장애와 단백질 독성에 관여하는 것으로 밝혀졌지만, 노화에 미치는 영향은 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다. 국내 연구진이 세포 내 RNA 품질 관리 시스템이 노화의 속도를 좌우하고, 장수를 유도하는 핵심 메커니즘임을 규명했습니다. 이 연구에서는 리보솜 구원 인자 Pelota가 다중 동물 종에서 수명을 연장하고 노화 관련 병리적 증상을 보호한다는 사실을 밝혀낸 것입니다. 이번 성과는 알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌질환 치료에도 돌파구를 열 것으로 기대됩니다.
리보솜 품질 관리 인자 ‘PELOTA’의 역할
노화가 진행되면 DNA와 단백질의 품질이 저하돼 다양한 퇴행성 질환이 촉발됩니다. 하지만 RNA 차원의 기전은 그동안 뚜렷하게 밝혀지지 않았습니다. 이에 한국 연구진은 리보솜 기반 품질 관리 인자 ‘PELOTA(펠로타) 단백질’에 주목했습니다.
이승재 KAIST 생명과학과 교수 연구팀은 연세대 서진수 교수팀, 한국생명공학연구원 이광표 박사팀과 공동으로, PELOTA가 비정상 mRNA를 제거하며 세포의 번역 항상성을 유지하는 핵심 조절자임을 증명했습니다.
연구진은 수명이 짧아 노화 연구에 적합한 예쁜꼬마선충(C. elegans)을 모델로 활용했습니다. 정상 개체에서 PELOTA를 과발현시킨 결과, 수명이 눈에 띄게 연장됐습니다. 반대로 PELOTA가 결핍된 개체는 노화가 가속화됐고, 세포 내 mTOR 신호전달계가 과활성화되면서 자가포식(autophagy) 기능이 억제됐습니다.
즉, PELOTA는 mTOR 억제를 통해 자가포식을 촉진하고 세포 항상성을 유지해, 노화를 늦추는 장수 메커니즘의 중심축임이 밝혀졌습니다.
인간·쥐에서도 보존된 ‘장수 신호’
주목할 점은 이 기전이 예쁜꼬마선충에 국한되지 않는다는 사실입니다. 연구팀은 생쥐와 인간 세포에서도 동일한 현상을 확인했습니다. PELOTA 결핍은 근육 노화를 가속화하고, 알츠하이머병 병리와 유사한 현상을 촉발했습니다. 반면 PELOTA 활성화는 신경세포 보호 효과를 보였습니다.
이는 RNA 품질 관리가 단순히 세포 차원을 넘어, 다세포 생물의 수명 연장과 퇴행성 질환 억제에 공통적으로 작동하는 보존된 메커니즘임을 시사합니다.
이번 연구를 주도한 이승재 교수는 “DNA와 단백질 수준의 품질 관리가 노화와 관련 있다는 사실은 널리 알려져 있었지만, RNA 수준에서 노화를 제어할 수 있다는 분자적 증거는 드물었다”면서 “이번 성과는 비정상 RNA 제거가 노화 네트워크의 핵심축임을 입증한 중요한 근거”라고 강조했습니다.
이 연구 결과는 세계적 학술지 <미국 국립과학원 회보(PNAS)> 8월4일자 온라인판에 게재됐습니다. 논문은 “Pelota-mediated ribosome-associated quality control counteracts aging and age-associated pathologies across species”라는 제목으로 발표되었으며, 생명과학과 이종선 박사, 김은지 박사와 연세대·KRIBB 연구진이 공동 제1저자로 참여했습니다.
논문 DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2505217122
(왼쪽부터) KAIST 생명과학과 이승재 교수, 이종선 박사, 김은지 박사. (사진: KAIST)
임삼진 객원기자 isj2020@daum.net