세포는 다양한 스트레스에 반응하여 추가 증식 및 종양 형성을 억제하는 내재적 기전인 세포 노화 현상을 보인다. 

이러한 노화 세포는 신체 내 과도하게 축적될 경우 노화연관 염증 반응을 통해-마치 영화 속 좀비와 같이-주변 세포 및 조직에 악영향을 끼치고, 여러 노화연관 질환 및 개체의 노화를 유도함이 잘 알려져 있다. 

노화 세포의 흥미로운 특징 중 하나는 세포 크기가 정상 세포에 비해 뚜렷하게 커진다는 점이다. 노화 세포의 비대증은 세포 노화가 처음 보고된 1960년대부터 잘 알려졌지만, 긴 세월 동안 별다른 기능을 수행하지 않는 것으로 여겨졌다. 

이에 대한 연구는 노화 세포의 오랜 미스터리를 풀고 세포 노화 현상에 대한 이해를 증진함으로써, 노화 세포 표적 기술을 고도화하고 초고령화 사회에 대한 과학적 대책 마련에 이바지할 수 있기에 중요하다. 

우리의 세포는 다양한 스트레스에 반응하여 추가 증식 및 종양 형성을 억제하는 내재적 기전인 세포 노화 현상을 보인다. 

이러한 노화 세포는 신체 내 과도하게 축적될 경우 노화연관 염증 반응을 통해 주변 세포 및 조직에 악영향을 끼치고, 여러 노화연관 질환 및 개체의 노화를 유도함이 잘 알려져 있다-마치 영화 속 좀비처럼 말이다. 

노화 세포의 흥미로운 특징 중 하나는 세포의 크기가 정상 세포에 비해 뚜렷하게(약 2-10배) 증가한다는 점이다. 노화 세포 비대증은 세포 노화가 처음 보고된 1960년대부터 잘 알려졌지만, 긴 세월 동안 별다른 기능을 수행하지 않는 것으로 여겨졌다. 

최근 국내 연구진이 노화 세포 비대증 조절 기전을 새롭게 밝혀내고, 긴 세월 동안 수수께끼로 남아 있던 노화 세포 비대증의 기능에 대한 중요한 실마리를 제공하였다. 

서울대학교 생명과학부 강찬희 교수 연구진은 지난 2월 세포골격의 리모델링이 노화 세포 비대증과 노화연관 염증인자의 발현에 필요하다는 것을 규명했다고 밝혔다. 
 

▲ 서울대학교 생명과학부 스트레스 반응 및 노화 연구실 연구진: (우로부터) 강찬희 교수(공동교신저자), 정조애 박사(제1저자), 김미성 연구교수(공동교신저자)

서울대학교 생명과학부 강찬희 교수 연구진은 노화 세포가 비대해지는 동안 세포골격의 리모델링이 활발하게 일어나며, 해당 변화는 노화 세포 비대증뿐 아니라 노화연관 염증인자의 발현에도 필요함을 확인하였다. 

노화 세포의 세포골격 리모델링은 전사인자 GATA4와 물리적 자극센서 YAP의 경쟁에 따른 세포골격 조절인자의 발현 변화에 기인한다. 세포 노화 비대증을 약물 또는 유전자 조절을 통해 억제 시, 흥미롭게도 노화 세포는 노화연관 염증인자를 발현하지 못하였다. 

강찬희 교수 연구진은 노화 세포가 커지면서 핵공이 변화하고, 노화연관 분비표현형의 조절인자인 GATA4와 NF-kB의 핵 내 유입을 용이하게 하여 노화연관 염증인자의 발현을 증가시킬 수 있음을 새롭게 확인하였다. 특히 이러한 변화가 지방 조직의 노화 과정에서 활발하게 일어나고 있음을 검증하였다. 

본 연구는 오랜 기간 동안 미스터리로 남아 있던 노화 세포의 비대증 조절 및 작용 기전을 최초로 규명하였다는 점에서 큰 과학적 의의가 있을 뿐만 아니라, 노화 비대증 제어를 통해 노화연관 염증 반응을 억제할 수 있다는 점에서 신규 노화 치료 전략을 제시하였다.
 

▲ GATA4와 YAP 경쟁에 의해 조절되는 노화 세포 비대증과 노화연관 염증 반응 [사진=서울대학교]

강찬희 교수는 “이번 연구는 오랜 기간 동안 미스터리로 남아 있던 노화 세포의 비대증 조절 및 작용 기전을 최초로 규명하였다는 점에서 큰 과학적 의의가 있다”고 밝혔다. 

연구의 공동 교신 저자인 김미성 연구교수(시스템스 노화기전 연구센터, 센터장: 정종경 교수)는 “노화 비대증 제어를 통해 노화연관 염증 반응을 억제할 수 있다는 점에서 신규 노화 치료 전략을 제시한 연구”라며, “해당 제어법은 노화의 기본 단위인 세포 노화를 표적으로 삼기에 대사 질환뿐만 아니라 다양한 노화연관 질환에도 적용 가능성이 크다”라고 말했다. 

서울대학교 생명과학부 강찬희 교수 연구진이 수행한 이번 연구는 서경배과학재단, 한국연구재단, 산업기술알키미스트프로젝트의 지원을 받았으며, 유수 과학 권위지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난 2월 공개됐다.

글. 우정남 기자 insight1592@gmail.com