"이중가닥 RNA 조절해 노화 조절…분자적 실마리 찾아"

'이중가닥 RNA'의 축적 과정에서 진행되는 노화의 원인이 규명됐다. 이중가닥 RNA는 하나 또는 두 개의 RNA 가닥이 상보적 염기쌍을 형성해 이중나선 구조를 이루는 RNA다. 세포 안에서 반복서열 전사·상보적 방향 전사·미토콘드리아의 양방향 전사 등으로 생성된다.

한국연구재단은 이승재 교수와 김유식 KAIST 교수 연구팀이 세포 내 이중가닥 RNA의 항상성을 조절하는 단백질 'FARSA'의 기능과 이중가닥 RNA의 축적에 따른 면역 과활성화가 노화를 촉진하는 분자적 기전을 규명했다고 26일 밝혔다.

FARSA는 본래 세포 안에서 단백질을 합성할 때 페닐알라닌을 운반 RNA(tRNA)와 결합시키는 역할을 하는 효소다. 하지만 이번 연구에서 FARSA는 이중가닥 RNA와 직접 결합하는 수준을 조절하는 기능을 가진 것으로 확인됐다.

공동연구팀은 이중가닥 RNA는 고령에 접어들수록 세포 내에서 점차 증가하며, 이중가닥 RNA의 축적이 수명 단축에 밀접하게 영향을 준다는 것을 확인했다. 또 그간 단백질 합성에 관여하는 효소로만 알려졌던 FARSA 단백질이 이중가닥 RNA를 조절하는 새로운 기능을 수행하고 있음을 규명했다.

이승재 교수. 한국연구재단

인공지능(AI) 기반의 단백질 구조 예측 기술로 FARSA가 이중가닥 RNA와 결합할 수 있는 특수한 구조를 가졌을 가능성도 제시했다.

특히 FARSA가 RNA 구조를 풀어주는 효소와 협력해 관리하면서 시스템이 고장 났을 때 면역 반응이 비정상적으로 활성화돼 노화가 촉진된다는 원리를 입증했다. FARSA가 미토콘드리아에서 유래된 이중가닥 RNA의 과도한 축적을 억제함으로써 세포의 노화 진행을 늦추는 역할을 한다는 게 공동연구팀의 설명이다.

노화는 세포 내부의 정교한 균형이 무너질 때 가속화되는 현상이다. 단지 시간 흐름에 따른 신체 변화로만 볼 수 없다는 이야기다.

최근 학계에서는 노화의 핵심 원인 중 하나로 'RNA 항상성 붕괴'를 지목한다. 항상성 붕괴는 세포 속 RNA가 일정한 상태를 유지하지 못하는 현상을 말한다.

다만 그간에는 바이러스에 감염됐을 때 면역 반응을 깨우는 신호인 이중가닥 RNA가 외부 감염 없이 어떻게 노화에 관여하는지에 대한 답은 밝혀지지 않았다. 공동연구팀의 연구는 노화를 촉진하는 분자적 기전을 규명했다는 점에서 의미를 갖는다.

이승재 교수는 "이번 연구는 세포 안에 이중가닥 RNA가 축적되면서, 면역 과활성화를 유도해 노화를 촉진하는 경로를 밝혔다는 데 의의가 있다"고 말했다.

그러면서 "앞으로는 실제 인체 조직과 환자 유래 시료에서도 동일한 기전이 작동하는지 검증하는 후속 연구가 필요하다"며 "공동연구팀은 FARSA를 표적으로 한 조절 전략이 임상에서 안전하고, 효과적으로 적용될 수 있도록 연구를 지속할 계획"이라고 덧붙였다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구사업 및 바이오·의료기술개발사업(차세대 RNA 편집기술사업단)의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 이날(26일) 생명과학 분야 국제학술지 '몰레큘러 셀(Molecular Cell)' 온라인판에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr