기존에 알려진 약물의 새로운 항노화 효과가 규명됐다. 생체 내 단백질 밸런스를 강화해 치매와 파킨슨병 등 노인성 질환에 효과적인 치료제 개발이 기대된다.
한국연구재단(이사장 이광복)은 중앙대학교 현서강 교수 연구팀과 DGIST 이병훈 교수 연구팀이 공동으로 약물을 이용한 특정 효소 활성 저해가 세포 내 단백질 항상성 강화, 노화에 따른 근력 약화 개선 및 개체 수명 연장 효과를 일으키는 과정을 상세히 규명했다고 11일 밝혔다.
재단에 따르면 단백질 항상성이란 생체 내 단백질이 끊임없이 생성과 소멸을 거듭하며 최적의 생물학적 기능을 이루도록 밸런스를 맞추는 기능을 뜻한다.
단백질 항상성 감소는 노화의 대표적인 특징 중 하나로 세포에 해로운 단백질 응집체가 제대로 분해되지 못했을 때 세포의 기능이 떨어지고 노화가 빨라진다. 수명이 다하거나 손상된 단백질들은 주로 ‘유비퀴틴-프로테아좀 시스템’과 ‘자가포식 현상’을 통해 분해돼 항상성을 유지한다.
이 같은 시스템 내에서 단백질 분해 기전을 규명해 노화와 난치성 질환을 극복하기 위한 연구가 활발하다.
유비퀴틴-프로테아좀 시스템이란 세포질에 존재하는 단백질을 분해하는 중요한 장치이다. 프로테아좀은 손상된 단백질이나 불필요한 단백질을 제거해 세포의 항상성을 유지하는 기능을 담당한다. 자가포식 현상이란 세포 내 불필요한 구성성분들을 분해·재활용해 세포를 재생성하는 현상을 뜻한다.
연구팀은 유비퀴틴-프로테아좀 시스템을 조절하는 약물이 자가포식 현상도 활성화할 수 있음을 입증했다. IU1이라 불리는 약물로 프로테아좀 복합체 구성요소인 USP14의 활성을 저해할 경우, 불필요한 단백질을 제거하는 프로테아좀이 활성화됐다.
또한 자가포식 현상이 동시에 향상됨을 발견했고, 이런 자가포식 활성 촉진에 프로테아좀 활성이 반드시 필요하다는 사실도 밝혔다. IU1 약물의 이런 작용기전은 인간세포 뿐만 아니라 초파리 동물모델에서도 공통적으로 발견됐으며, 이를 통해 초파리의 수명 연장 및 노화에 따른 근력 약화도 개선될 수 있음이 확인됐다.
한발 더 나아가 단백질 항상성이 훼손된 노화모델 초파리에서 이 약물의 효과가 더 큰 것으로 관찰됐다.
현서강 교수는 “단백질 항상성 감소는 노인성 치매, 파킨슨병 등 퇴행성 질환의 주요 특징 중 하나”라며 “이번 연구결과는 항노화를 비롯한 다양한 노인성 질환 치료 기술 개발에 밑거름이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 세포 생물학 분야 국제학술지 ‘오토파지(Autophagy)’에 8월 15일 게재됐다.
전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr
