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단백질 밸런스 강화해 노화 진행 막는다

- 치매, 파킨슨병 등 노인성 질환 치료 위한 선도물질 제시 -

□ 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 밝혔다.

*단백질 항상성: 생체 내 단백질이 끊임없이 생성과 소멸을 거듭하며 최적의 생물학적 기능을 이루도록 밸런스를 맞추는 기능

□ 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 시스템: 세포질에 존재하는 단백질을 분해하는 중요한 장치이다. 프로테아좀은 손상된 단백질이나 불필요한 단백질을 제거해 세포의 항상성을 유지하는 기능을 담당한다.

**자가포식 현상: 세포 내 불필요한 구성성분들을 분해·재활용해 세포를 재생성하는 현상.

□ 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 발견되었으며, 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 관찰되었다.

□ 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” 라고 밝혔다.

□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 세포 생물학 분야 국제학술지 ‘오토파지(Autophagy)’에 8월 15일 게재되었다.

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(그림1) IU1 약물 처리 시 초파리 근육 내 잠재독성단백질체 감소

초파리가 늙어 감에 따라 근육조직에서 다유비퀴틴화된 단백질 집합체(빨간색)가  증가되고 자가포식 활성이 감소되는데, IU1 약물을 초파리에 먹일 경우 이러한 병리현상이 크게 개선됨

(그림2) IU1 약물 처리 시 단백질항상성이 저해된 초파리 수명 연장

초파리 단백질항상성이 저해된 초파리에 IU1 약물을 먹일 시 대조군(파랑색)에 비해 약물이 처리된 초파리(초록색)의 수명이 증가됨

그림설명 및 그림제공: 중앙대학교 현서강 교수

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