1mm크기로 손톱보다 작은 벌레에서 노화를 늦추고 수명을 연장할 수 있는 비밀이 밝혀졌다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 한국과학기술원 이승재 교수와 포항공과대학 김경태 교수 연구팀이 ‘예쁜꼬마선충’에서 세포 에너지 센서(AMPK 효소)를 활성화함으로써 수명연장을 돕는 장수유도 단백질 VRK-1의 기전을 규명했다고 발표했다. 해당 연구는 7월 2일 국제학술지 ‘사이언스 어드벤시스(Science Advances)’에 게재되었다.

예쁜꼬마선충은 토양에 서식하는 선충이다. 20여년 전 유전정보가 해독되어 2만 여 개의 유전자가 밝혀졌으며 그중 약 40%가 사람과 유사하다. 1,000여 개 세포로 구성되어 현미경 관찰이 쉽고 수명이 3주에 불과하고 번식이 빨라 다양한 돌연변이 연구가 용이한 특징이 있다. 실제 예쁜꼬마선충을 이용한 다양한 노화조절유전자 백 여개가 밝혀졌으며 노벨상 수상으로 이어졌다.

우리 몸에는 에너지센서인 AMPK가 있는데 공복이거나 운동을 할 때도 에너지가 항상 일정한 수준으로 유지되도록 세포의 에너지 수준을 꾸준히 모니터링하는 역할을 한다. 실제 AMPK는 생쥐, 초파리, 예쁜꼬마선충에서 식이제한에 의한 수명연장을 매개하는 것으로는 알려졌지만, AMPK를 자극하는 상위조절자가 그동안 알려지지 않았다.

연구팀은 AMPK의 장수조절 효과를 유도하는 상위인자로서 인산화효소인 VRK-1의 역할을 처음 규명함으로써 새로운 장수 유도 인자를 제시했다. VRK-1은 예쁜꼬마선충뿐 아니라 인간에게도 잘 보존되어 있어 VRK-1의 기능을 조절하여 인간의 노화와 장수를 이해하고 조절하는 기전을 밝히는 데 기여할 것으로 기대된다.

연구과정을 살펴보면, 연구팀은 새로운 장수유도 단백질 VPK1이 활성화될 때 예쁜꼬마선충 유전자 2만 여 개 중 단백질로 발현되는 패턴이 AMPK가 활성화될 때와 유사하다는 것을 알아낸 후 VPK1과 AMPK와의 상관관계를 추적했다.

그 결과 VRK1이 AMPK를 직접 인산화시키며, 인산화된 AMPK가 미토콘드리아의 전자전달계 억제를 매개해 수명 연장 효과가 나타나는 것을 밝혔다. (전자전달계는 산소를 사용해 세포 내 에너지 ATP를 생성하는 필수과정)

예쁜꼬마선충에서 미토콘드리아 전자전달계의 기능을 감소시켜 수명이 늘어난 돌연변이의 경우 VRK1를 활성화 시켰다. 반면, VRT1에 의한 자극에 반응하지 않는 AMPK 돌연변이의 경우 수명연장 효과가 나타나지 않았다.

이번 연구결과를 통해 에너지센서인 AMPK의 기능 이상으로 인한 대사질환과 노화에 대한 약물 발굴 표적으로 VRK-1이 추가될 수 있을 것으로 기대된다.