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이웃집과학자

노화 늦추는 단백질 얻었다

By 이웃집과학자

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예쁜꼬마선충에서 VRK-1 단백질의 발현패턴 확인

출처한국연구재단

손톱보다 작은 벌레에서 노화를 늦출 수 있는 힌트를 얻어냈습니다. 한국과학기술원 이승재 교수와 포항공과대학교 김경태 교수 연구팀이 예쁜꼬마선충에서 세포의 에너지 센서(AMPK 효소)를 활성화함으로써 수명연장을 돕는 새로운 장수유도 단백질 VRK-1의 기전을 규명해냈다고 합니다. 해당 연구는 <Science Advances>에 게재됐습니다.

  • 예쁜꼬마선충

토양에 서식하는 1mm 크기의 선충입니다. 20여년전 유전정보가 해독돼 2만 여 개의 유전자가 밝혀졌는데 약 40%는 사람과 유사한 것으로 알려져 있습니다. 1,000여개의 세포로 구성되어 있어 현미경을 통한 관찰이 쉽고 수명이 3주에 불과하며 번식이 빨라 다양한 돌연변이 연구가 용이합니다. 실제 이를 이용한 다양한 노화조절유전자 백 여 개가 밝혀진 바 있고 노벨상 수상으로 이어지기도 했습니다.


노화 늦추는 약물 나올 수 있을까

우리 세포는 공복이나 운동에도 불구하고 에너지가 항상 일정한 수준으로 유지될 수 있도록, 세포의 에너지 수준을 꾸준히 모니터링하는데 이 역할을 에너지센서인 AMPK가 맡고 있습니다. 실제 AMPK가 생쥐나 초파리, 예쁜꼬마선충에서 나타나는 식이 제한에 의한 수명연장을 매개하는 것으로 잘 알려져 있지만 이 과정에서 AMPK를 자극하는 상위조절자는 알려져 있지 않았습니다. 연구팀은 VRK1이 활성화될 때 예쁜꼬마선충 유전자 2만 여 개 가운데 단백질로 발현되는 패턴이 AMPK가 활성화될 때와 유사한 것을 알아냈습니다.

VRK-1은 예쁜꼬마선충의 핵 내부에 존재한다.

출처한국연구재단

이에 인산화효소인 VRK1과 대사조절을 통한 노화조절자 AMPK와의 상관관계를 살펴봤습니다. 그 결과 VRK1이 AMPK를 직접 인산화시키며 인산화된 AMPK가 미토콘드리아의 전자전달계 억제를 매개해 수명연장 효과가 나타나는 것을 알아냈습니다. 참고로 미토콘드리아 전자전달계란 산소를 사용해 세포 내의 에너지 ATP를 생성하는데 필수적인 과정입니다.  

실제 예쁜꼬마선충에서 미토콘드리아 전자전달계의 기능을 감소 시켜 수명이 늘어난 돌연변이는 VRK1를 활성화시켰으며 VRK1에 의한 자극에 반응하지 않는 AMPK 돌연변이 예쁜꼬마 선충에서는 이러한 수명연장 효과가 나타나지 않았습니다.

VRK-1-AMPK를 통한 수명 연장 모델.

출처한국연구재단

 AMPK의 장수조절 효과를 유도하는 상위인자로 여러 종에 걸쳐 잘 보존된 VRK-1의 역할을 새로이 규명한 이번 연구결과로 AMPK 이상으로 인한 대사질환 및 항노화에 대한 약물발굴 표적으로 VRK-1이 추가될 수 있을 것으로 기대됩니다. 

##참고자료##

  • "VRK-1 extends life span by activation of AMPK via phosphorylation", Science Adbances(2020) 


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