또한 노화를 가속화 시킬 것이고 궁극적으로 생명을 단축시킬 것이라는 연구가 보고되었다. 즉, 당신의 “생체 시계(biological clock)” 유전자들이 초파리의 생체 시계 유전자와 같이 작동만 한다면, 이 모든 경우가 당신에게도 적용될 것이다. 이럴 가능성은 상당히 높다고 보여진다.

본 연구는오리건 주립 대학교(Oregon State University)의 과학자들에 의해 진행되었고 에이징 저널(Journal of Aging)에 게재되었다. 24시간 주기 리듬(circadian rhythms)을 조절하는 핵심 유전자가 온전할 경우, 노화가 진행 중인 초파리의 건강을 어떻게 향상시킬 수 있는 지와 이 유전자가 결핍되었을 때, 초파리의 건강에 어떤 심각한 악영향을 끼치는지, 그리고 나아가 조기 사망을 초래하는 지에 대해서 처음으로 밝혔다.

연구에서 발견된 결과 중 특히 흥미로운 것은, 젊은 초파리들은 이 유전자 없이도 몇 가지 종류의 스트레스를 조절할 수 있었지만, 중년 또는 노년의 초파리들은 전혀 스트레스를 통제하는 능력이 없었다는 것이다. “우리는 왜 생명체가 노화되는지를 설명하는데 도움이 될 수 있는 노화의 근본적인 메커니즘(mechanisms)을 밝히기 위해 연구 중이다. 젊은 객체는 몇몇의 스트레스를 조절할 수 있는 반면, 늙은 객체의 경우 스트레스에 의해 유전자 손상, 건강상 문제와 조기 사망이라는 결과를 초래할 수 있고, 이는 생체 시계와 관련되어 있다는 것을 본 연구에서 설명하였다.”라고 오리건 대학(OSU, Oregon State University) 동물학과 협동 연구원(research associate)인 나트라즈 크리쉬난(Natraj Krishnan)은 말했다.

“초파리의 유전자 손상 효과가 인간이나 다른 동물의 경우와 얼마만큼 연관이 깊은 지에 대해서는 아직 분명하지 않지만, 유전자 그 자체 또는 분자 메커니즘과 기능은 수 백 만년의 진화를 통해 근본적으로 동일하게 보존되고 있다. 예를 들어, 초파리에 있는 “주기 유전자 (period gene)”는 또한 인체의 거의 모든 세포에서 발견 및 발현되고 있다.”라고 크리쉬난(Krishnan)은 설명했다. 많은 동물의 밤 낮 주기와 관련된 생체 리듬, 즉 생체 시계를 조절을 돕는 4가지 중요 유전자 중의 하나인 이 유전자를 연구했다. 따라서 이 유전자는 시차증(jet lag)나 야간교대근무(working the swing shift)로 인한 불충분한 수면으로 인해 지장을 받을 수 있다. 정상 초파리 군과 주기 유전자가 결핍된 돌연변이 초파리 군을 이용하여 실험을 진행하였다.본 연구는 오리건 주립 대학(OSU) 동물학 교수인 자드비가 가이불토비츠(Jadwiga Giebultocwicz)의 주도하에 진행되었다. 공동 연구자로는 오리건 건강 및 과학 대학(Oregon Health and Science University)의 도리스 크레츠쉬마(Doris Kretzschmar)의 박사가 있다. 본 연구는 미국국립보건원(National Institutes of Health)과 오리건 협동 연구소인 알츠하이머 병 연구소(Oregon Partnership for Alzheimer’s Research)의 지원으로 진행되었다.

대조군 연구(control study)에서 주기 유전자의 기능을 상실한 돌연변이 초파리들의 경우 스트레스가 없는 상황에서는 정상 초파리들과 같은 수명을 나타냈다. 연구자들은 실험에서, 24시간 동안 활성산소종(ROS, reactive oxygen species)의 수준을 높여서 신진 대사 관련 스트레스(mild metabolic stress)를 다양한 횟수로 유년, 중년, 노년의 초파리들에게 지나치지 않게 인가하였다. 실험의 결과로 유년의 초파리들에게서는 특별한 변화가 발견되지 않은 반면, 중년과 노년의 초파리들에게서는 건강상 심각한 손상이 발생하였다. 돌연변이 초파리들은 등판 운동 능력을 일부 상실했고, 초파리들 뇌의 형태학 시험을 통해 신경 기능 저하가 높게 나타나는 것을 발견했다. 이는 퇴행성 신경질환(neurodegenerative diseases)인 인간의 알츠하이머 병(Alzheimer’s disease)과 유사한 증상이다. 생체 리듬 통제 기능이 결핍된 중년의 돌연변이 초파리들에게 단일 스트레스를 인가하였을 경우, 정상의 중년 초파리들에 비해 12% 생존 기간이 줄어듦을 발견하였고, 노년의 초파리들의 경우 20%의 생존 기간 감소를 보였다.

주기유전자 (period gene) 발현은 노화가 진행되면서 자연적으로 감소한다는 결론을 얻었다. 인간에게도 이 사실이 적용된다면, 삶의 주기에서 노화가 진행되면서 가장 필요로 하는 시기에 산화와 다른 스트레스를 통제하는 능력이 떨어지는 이유를 설명하는데 도움이 될 것이다. 주기유전자(period gene)는 산화에 의한 손상을 제거하는 대사경로(pathways)를 조절하는데, 이런 기능을 상실한 초파리는 급격하게 진행되는 노화 증상이 나타난다는 것을 과학자들은 이론으로 정립하였다. 이 현상은 궁극적으로 신경 손상에서 심장병과 암에 이르기까지 모든 것에 영향을 미친다.

“여기서 가장 가치있게 언급할 수 있는 것은 모든 동물 종들은 실험실에서 보호되지 않는한 스트레스 상황을 벗어날 수 없다는 것이다. 그리고 그것이 일반적인 삶의 한 부분이라는 것이다. 초파리를 이용하여 우리가 선보인 신진 대사에 대한 실험은 단지 보통의 스트레스를 부가한 것이다. 그럼에도 불구하고, 돌연변이 초파리들의 경우, 어느 정도 시간이 지난 후 세포 손상이 빠르게 촉진되면서 운동 장애나 신경 손상, 그리고 조기 사망이 발생하였다.”라고 크리쉬난(Krishnan)은 말했다. 향후 생체 시계의 “재활성(re-vitalized)”에 대한 여러가지 방법에 대한 연구가 진행될 것이다. “이러한 메커니즘을 이해하는 것은 젊음의 분수에 물을 더하는 것처럼 강력한 생체 주기를 형성하는데 도움이 될 것이다.”라고 연구자들은 결론지었다.

1. 관련 논문: Natraj Krishnan, Doris Kretzschmar, Kuntol Rakshit, Eileen Chow, Jadwiga M. Giebultowicz. The circadian clock gene period extends healthspan in aging Drosophila melanogaster. Aging, 2009; 1 (11): 937-948 [link]

2. 참고: 생물 시계 (생물 시계, biological clock)- 체내 시계라고도 하며, 생물의 활동을 나타내는 신진 대사의 흐름을 일컷는다. 동물에 있어서는 주행성, 야행성이라는 일주성(日周成)이 있으며, 식물에서는 잎의 주야운동이 있다. 이러한 일주성은 주야의 변화가 없는 암실(暗室)과 같은 실험조건 하에서도 지속되므로, 그 원인은 생물 자신의 체내에 있다고 알려져 있다.

최근 들어 생물 시계의 메커니즘에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 그 밖에 생화학적 수법으로 시계의 메커니즘을 구체적으로 알아내려는 시도도 이어지고 있다. 생물 시계는 이것을 가지고 있는 생물이 알맞은 시각에 활동하는 것을 보증하는 외에도, 곤충이나 식물이 어느 계절에 휴면하거나 개화하는 이른바 광주반응(光周反應, 광주성) 때의 일장측정(日長測定)이나 새가 이동할 때의 태양 컴퍼스에도 쓰인다. http://100.naver.com/100.nhn?docid=147021를 참고하여 정리하였음.

출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100301141854.htm

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2010.03.10 18:13

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