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모든 세포와 유기체는 시간이 지남에 따라 노화된다. 왜 이렇게 되는 걸까? 독일 하이델베르크에 있는 독일암연구소(DKFZ) 연구진은 노화 과정에서 중심 전환점을 나타내는 단백질을 처음으로 발견했다. 이것은 파리는 물론 인간의 수명까지 조절한다. 이번 발견은 노화와 관련된 질병에 대한 치료법을 개발할 수 있는 새로운 가능성을 열어준다.(2018.06)
산화 스트레스는 세포와 전체 유기체가 나이를 먹게 한다. 활성 산소 종이 축적되면 세포 내 단백질 분자와 지질에 변화를 줄 뿐 아니라 DNA에도 손상을 줄 수 있다. 결국 이 세포는 기능을 상실하고 죽는다. 시간이 지나면서 그 조직은 고통을 겪으며 몸은 노화된다. 독일 암연구소(DKFZ)의 페터 크라머 교수는 “1950년대 이래로 노화의 원인이 산화 스트레스나 활성 산소 종 축적 때문이라는 이론이 존재해 왔다. 하지만 지금까지 이 과정의 세부 사항은 명확하지 않았다”고 말했다.
실제로, 활성 산소 종은 몸을 손상시키는 것 이상의 역할을 한다. 예를 들어 면역 체계의 T세포가 활성화되는 데 필수적이다. 크라머 교수와 카르슈텐 귈로브 박사가 이끈 DKFZ 연구진은 이 필수적인 활성 산소 분자를 유해한 것으로 바꾸도록 민감한 균형을 깨뜨려 노화 과정을 가속화시키는 핵심 조절자를 발견했다. 이 단백질 분자는 TXNIP(티레오독신 상호작용 단백질)이라고 불린다.
신체가 유해한 활성 산소 종을 처분하는 한 가지 방법은 티레오독신-1(TRX-1) 효소를 통해 전환시키는 것이다. TRX-1은 산화 스트레스에서 DNA를 보호하고 노화 과정을 늦추는 역할을 하는 것으로 입증됐다. 이것의 길항제인 TXNIP는 티레오독신-1을 억제해 활성 산소 분자가 유지되게 한다.
연구진은 나이가 들수록 체내에서 TXNIP가 더 많이 생겨나 산화 스트레스에 대한 보호 메커니즘을 손상시키는지 알고자 했다. 이를 위해 연구진은 55세 이상의 자원 봉사자 그룹의 혈액에서 추출한 T세포를 20~25세 사이의 젊은 헌혈자의 T세포와 비교했다. 그 결과, 나이 든 그룹의 세포에 TXNIP가 훨씬 더 많은 것으로 나타났다. 연구진은 다른 인간 세포와 조직 유형에서도 비슷한 결과를 관찰했다.
연구진은 또 초파리가 나이가 들수록 TXNIP를 더 많이 생산한다는 사실을 알아냈다. TXNIP가 실제로 노화를 일으키는지를 확인하기 위해, 연구진은 TXNIP 합성을 크게 감소시킨 초파리와 TXNIP 합성을 크게 증가시킨 초파리를 각각 만들었다. 초파리 실험을 담당한 티나 오베라커 박사후연구원은 “TXNIP를 더 많이 생산하는 초파리는 평균 수명이 훨씬 짧았고, TXNIP를 적게 생산하는 초파리는 평균 수명이 길었다”고 요약했다.
크라머 교수는 “TRX-1과 그 상대인 TXNIP는 진화 과정에서 고도로 보존돼 있으며 파리와 인간 간에도 거의 차이가 없었다”고 설명했다. 따라서 두 단백질이 파리와 인간에서 유사한 기능을 수행한다고 가정할 수 있다. 나이가 들어감에 따라 더 많은 TXNIP가 생산되면 보호 기능을 지닌 TRX 스위치가 점점 꺼지게 된다. 이는 더 많은 산화 스트레스를 유발해 세포와 조직을 손상시키고 결국 죽음에 이르게 한다.
크라머 교수는 TXNIP가 노화의 핵심 조절자라고 확신한다. “과학자들은 노화 과정과 어떻게든 관련 있는 수백 가지 유전자를 발견했다. 하지만 노화를 지연시키기 위해 TXNIP 스위치를 끄는 것만으로도 충분하다. 마찬가지로 우리가 TXNIP를 생산하는 세포를 얻을 수 있다면 노화를 가속화시킬 수도 있을 것이다. 이는 미래에 노화 과정에 개입할 수 있는 흥미로운 후보가 될 것이다”라고 말했다.