한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 이승재 교수팀이 연세대 서진수 교수팀, 한국생명공학연구원 이광표 박사팀과 공동연구를 통해, 리보솜 품질 관리에 중요한 '펠로타(PELOTA)'단백질이 노화의 속도를 늦춘다는 것을 발견했다고 18일 밝혔다.
그동안 mRNA는 단백질 합성을 위한 중간 산물에 불과하다는 인식이 강했다. DNA에 비해 불안정하고 수명이 짧아 정량적 분석이나 장기적 추적 연구가 어려웠기 때문이다. 이런 한계로 인해 RNA 자체의 생리적·기능적 역할에 대한 연구는 상대적으로 부족했다.
연구팀은 수명이 짧아 노화 연구에 널리 사용되는 예쁜꼬마선충을 활용해, 리보솜 품질 관리 인자 펠로타가 장수에 필수적임을 발견했다. 특히, 정상 선충에서 펠로타를 과발현했을 때는 수명이 연장돼, 비정상적인 mRNA의 제거에 중요한 리보솜 기반 품질 관리가 장수 유도에 필요하다는 것을 보여줬다.
또 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.
펠로타가 결핍되면 mTOR가 비정상적으로 활성화되고 자가포식 기능이 억제되어 노화가 촉진되는 반면, 펠로타를 활성화하면 mTOR 억제 및 자가포식 유도를 통해 세포 항상성을 유지하며 수명을 연장할 수 있었다.
특히 주목할 점은 이 발견이 생쥐와 인간에게도 보존돼 있으며, 펠로타의 결손이 근육 노화 및 알츠하이머병을 유발할 수 있음을 시사하는 결과를 보여줬다.
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 근거를 제시한 것"이라고 말했다.