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부처연구성과

신규 항노화 단백질 MON2에 의한 수명 연장

  • 등록일2021-12-06
  • 조회수3137
  • 성과명
    신규 항노화 단백질 MON2에 의한 수명 연장
  • 연구자명
    이승재, 박승열, 이철주, 정윤지, 무랏 알탄, 김나리
  • 연구기관
    한국과학기술원, 한국과학기술연구원, 포항공과대학교
  • 사업명
    선도연구센터사업 및 리더연구사업
  • 지원기관
    과학기술정보통신부
  • 보도자료발간일
    2021-12-06
  • 원문링크
    https://www.nrf.re.kr/cms/board/subject/view?menu_no=95&page=&nts_no=167437&search_type...
  • 키워드
    #노화 #예쁜꼬마선충 #자가포식
  • 첨부파일
    • hwp 3 국제엠바고 20211204 새벽 4시 보도자료(신규 항노화 단백질에... (다운로드 231회) 다운로드 바로보기

핵심내용

 

신규 항노화 단백질 MON2에 의한 수명 연장 
예쁜꼬마선충에서 MON2의 자가포식 강화로 인한 장수유도 효과 규명
 
□ 모든 사람의 희망인 장수(長壽). 손톱보다 작지만 우리와 유전자를 83% 공유하는 예쁜꼬마선충을 이용한 연구로 새로운 항노화 단백질이 밝혀졌다.
 ○ 세포 내에서 생성된 단백질을 목적에 따라 변형시키거나 분류해 필요한 위치로 배송하는 세포 내 우체국과 같은 역할을 하는 골지체에 존재하는 단백질(MON2)은 기존에 주로 물질 수송을 조절하는 핵심 인자로 알려져 있었다.
      ※ 미토콘드리아 : 세포소기관 중 하나. 세포 호흡을 하여 에너지를 생산해냄.
      ※ 골지체 : 세포소기관 중 하나. 단백질 혹은 지질의 변형 장소 혹은 다른 기관 으로 수송하기 위한 분류를 위한 장소.
      ※ 세포소기관 : 세포 속 특별한 기능을 하는 작은 기관.
 
□ 한국연구재단(이사장 이광복)은 이승재 교수(한국과학기술원), 이철주 박사(한국과학기술연구원), 박승열 교수(포항공과대학교) 공동연구진이 골지체에 위치하는 MON2 단백질이 자가포식을 통해 장수를 유도하는 과정을 규명했다고 밝혔다.
 
□ 세포에 부하가 걸리지 않도록 세포 안에서 만들어져 그 역할을 다한 단백질 등을 수시로 제거하거나 적절히 변형하는 리사이클링 과정(자가포식, autophagy)은 생명을 유지하는 데 필수적이다.
 
□ 연구팀은 세포 내 에너지 공장인 미토콘드리아의 기능이 조금 둔화되었을 때 장수가 유도된다는 기존 연구결과들을 토대로 
 ○ 물질 수송과 단백질 변형 등이 일어나는 세포내 소기관인 골지체, 미토콘드리아와 노화의 관계에 주목했다.
 
□ 연구팀은 단백체학 기술을 활용하여 미토콘드리아 호흡이 저하되어 수명이 길어진 돌연변이 예쁜꼬마선충에서 정상 선충과 달리 특이적으로 많이 생성되거나 적게 생성되는 단백질(골지체 단백질 MON2 포함 1,000여종)을 발굴하였다. 
 ○ 그 다음 이들 돌연변이 모델의 수명변화를 살펴보았다. 그 결과 골지체 단백질 MON2가 미토콘드리아 돌연변이뿐만 아니라 식이 제한된 예쁜꼬마선충의 장수에 필요하다는 것을 알아냈다.
 
□ 이승재 교수는 “미토콘드리아, 골지체, 오토파고좀의 세 가지 세포소기관의 유기적인 소통이 장수와 관련 있음을 제시한 데 의의가 있다면서 ”향후 어떻게 세포소기관 내 물질 수송이 자가포식 향상을 유도하는지에 대한 분자 수준의 기전 연구가 필요하다”고 계획을 밝혔다.
 
□ 장수유도단백질 MON2를 활성화시킬 수 있는 물질 발굴 등을 위한 기초자료가 될 것으로 기대되는 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터사업 및 리더연구사업의 지원으로 수행되었고 국제학술지‘사이언스 어드밴시즈(Science Advances)’에 12월 3일 게재되었다.


☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.

 


상세내용

논문명

MON-2, a Golgi protein, mediates autophagy-dependent longevity in Caenorhabditis elegans

저널명

Science Advances

키워드

노화(Aging), 예쁜꼬마선충(C. elegans), 자가포식(autophagy)

골지체 단백질(Golgi protein)

저 자

이승재 교수(교신저자/한국과학기술원), 박승열 교수(교신저자/포항공과대학교), 이철주교수(교신저자/한국과학기술연구원), 정윤지 박사과정(제1저자/한국과학기술원), 무랏 알탄 (Murat Artan) 박사(제1저자/포항공과대학교), 김나리(제1저자/포항공과대학교), 염정훈 박사(제1저자/한국과학기술연구원), 황아라 박사(포항공과대학교), 정대은 박사(포항공과대학교), 오즐렘 알틴타쉬 (Özlem Altintas) (포항공과대학교), 서근희 박사(포항공과대학교), 서미화 박사(포항공과대학교), 이동엽 박사(포항공과대학교), 황우선 박사(포항공과대학교), 이유진 박사(한국과학기술원), 손주연(한국과학기술원), 김은지(한국과학기술원), 주성은(포항공과대학교), 한성규 박사(포항공과대학교), 남현준 박사(포항공과대학교), Linnea Adams(Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute), 류영재(한국뇌연구원), 문동진(포항공과대학교), 강찬희 교수(서울대학교), 유주연 교수(포항공과대학교), 박상기 교수(포항공과대학교), 하창만(한국뇌연구원), 말레나 한슨 (Malene Hansen) 교수(Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute), 김상욱 교수(포항공과대학교)

1. 연구의 필요성
 
 ○ 골지체는 단백질의 변형 혹은 분류를 담당하는 주요한 세포 소기관 이다. 골지체에 위치한 단백질인 MON2는 소포 수송에 필요하다고 알려져 있다. 여러 종에서 보존된 MON2는 물질 수송에 관여한다고 알려져 있지만 수명 조절과의 관계는 잘 알려져 있지 않다.
 
 ○ 자가포식은 세포 내 물질들을 재활용하거나 비정상적 물질들을 분해 하는 과정이다. 세포 내 균형 유지에 필요한 만큼 장수 유도에 필요 조건이다.
 
 ○ 미토콘드리아 안에서 역할을 하는 여러 인자들이 수명을 조절한다는 보고들이 있지만 다른 세포소기관의 소통이 수명을 어떻게 조절 하는지는 알려진 바 적다.
 
 ○ 본 연구는 미토콘드리아, 골지체, 오토파고좀의 세 가지 세포소기관의 유기적인 소통이 장수 유도에 필수적이라는 새로운 사실을 밝혀 의의가 높다.
 
2. 연구내용 
 
 ○ 연구팀은 미토콘드리아 돌연변이체의 장수를 유도하는 새로운 인자를 찾기 위해 단백체학 분석을 실시하였고, 장수모델에서 특이적으로 증가 혹은 감소되는 단백질들을 찾았다. 이어진 RNA 간섭 기반 수명 스크리닝을 통해 장수에 필요한 인자들을 찾았으며, 그 중 노화 연구에서 한 번도 밝혀지지 않았던 골지체 단백질인 MON2를 연구하고자 하였다.
      ※ 미토콘드리아 : 세포소기관 중 하나. 세포 호흡을 하여 에너지를 생산해냄.
      ※ 골지체 : 세포소기관 중 하나. 단백질 혹은 지질의 변형 장소 혹은 다른 기관 으로 수송하기 위한 분류를 위한 장소.
      ※ 세포소기관 : 세포 속 특별한 기능을 하는 작은 기관.
 
 ○ MON2의 장수 유도 효과는 미토콘드리아 돌연변이체뿐 아니라 식이 제한 모델과 insulin/insulin-like growth factor 1 수용체 돌연변이체의 장수에도 필요했다.
 
 ○ MON2가 매개하는 물질 수송이 장수에 필요한 것인지를 알아보기 위해 물질 수송에 필요한 인자들을 낙다운 시킨 조건에서 수명을 측정해 보았다. 그 결과 MON2와 유사한 변화를 나타내는 것으로 보아 올바른 물질 수송이 장수에 필요하다는 것을 알게 되었다.
 
 ○ 또한 MON2는 미토콘드리아 돌연변이 혹은 식이제한에 의한 자가 포식 증가에 필요한 인자임을 밝혔다. 이는 예쁜꼬마선충과 인간 유래 세포에서 보존되어 있음을 보여주었다.
      ※ 자가포식 : 세포 내 불필요한 단백질이나 기능이 저하된 세포소기관을 분해하는 기전

3. 기대효과
 
 ○ 건강한 삶을 영위하는 것은 많은 사람들의 바람이다. 본 연구에서는 장수를 유도하는 것에 세포소기관의 올바른 기능이 필요하고 서로 다른 세포소기관 간의 유기적인 소통이 중요하다는 것을 밝혔다.
 ○ 골지체 단백질이 다른 세포소기관과 소통하여 장수를 유도한다는 사실은 노화 분야에서 알려지지 않았던 사실이다. 식이 제한 등을 통한 장수에 새로운 통찰을 내놓았다.


 

연구 이야기

한국과학기술연구원 이승재 교수


□ 연구를 시작한 계기나 배경은?
 
이번 연구는 장수 유도 인자를 찾기 위한 새로운 접근법을 도입해보자는 토론을 바탕으로 시작하게 되었다. 단백체학 분석 전문가인 이철주 박사님과 세포소기관 전문가인 박승열 교수님을 포함한 자가포식 연구자분들과의 유기적인 협업을 통하여 기존에 목표로 삼았던 새로운 장수 조절 인자를 발굴하고 분석했다. 세포 내 소기관의 유기적 소통이 중요하다는 연구 결과처럼 여러 연구자 간의 유기적 소통이 필수적이었던 연구 과정이었다.
 
□ 이번 성과, 무엇이 다른가?
 
기존에 장수 기전을 밝히는 대부분의 연구에서 전사체를 분석한다. 하지만 본 연구에서는 그와 차별화를 두기 위해 단백체를 분석하였고, 그 결과 실제로 밝혀진 바 적은 새로운 골지체 단백질의 장수 유도 기전을 밝힐 수 있었다. 또한 예쁜꼬마선충에서 밝힌 장수 유도 기전이 포유동물세포에서도 보존되어 있음을 보여주었다는 점이 연구의 질을 향상시켰다고 사료된다.
 
□ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나? 실용화를 위한 과제는?
 
MON2의 발현이나 활성을 증가시킬 수 있는 방법이 개발되는 경우 인간 장수 및 노화 관련 질환 억제에도 기여할 수 있어 의학적, 사회적, 경제적으로 활용이 가능하리라 사료된다. 이를 위해서는 MON2의 활성을 증진시키는 약물 스크리닝 및 분석 연구과제가 필요하리라 사료된다.
 
□ 꼭 이루고 싶은 목표나 후속 연구계획은? 
 
세포 내 소기관에 대해서는 여태껏 각각의 역할에 대해 연구가 주로 진행되어 왔고 이들이 각각 개체의 노화 속도와 같은 생리 작용에 영향을 미치는지가 주된 연구였다. 본 연구에서는 세포 내 소기관 간의 올바른 소통이 장수 유도에 필수적이라는 것을 보였기에 향후에도 여러 가지 세포 내 소기관 간의 소통과 네트워크가 다양한 생물학적 기능에 미치는 영향을 분석하는 것이 중요하리라 사료된다. 특히 MON2가 어떻게 미토콘드리아, 골지체, 오토파고좀이라는 세 가지 소기관 간의 유기적인 소통을 매개하는지는 현 연구에서는 밝히지 못하였기에 이를 알아내는 연구가 후속 연구에 필수적이다.
 
 

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