"노화·죽음 생체회로 통해 조절 가능"

포스텍 남홍길·우혜련·김진희 연구팀…애기장대 이용 유전자 상호작용 밝혀

포스텍 생명과학과 남홍길(51) 교수와 우혜련(35)·김진희(31) 박사 등으로 구성된 연구팀은 19일 실험용 식물인 애기장대(발아에서 씨가 맺히는데까지 6주 정도가 소요돼 실험용으로 많이 쓰이는 십자화과의 풀)를 이용해 노화와 죽음은 유전자적으로 결정돼 있는 필연적 단계임을 밝혀냈다.

따라서 식물뿐 아니라 인간 등 모든 생물체의 노화와 죽음이 생체회로를 통해 조절될 수 있다는 가능성을 제시한 것. 이 연구결과는 미국 과학저널 '사이언스' 인터넷판(20일자)에 "한국 연구자들이 생물체 안의 일련의 신호들이 식물 잎의 죽음을 일으킨다는 사실을 밝혀냈다"는 설명과 함께 주목할만한 논문으로 소개됐다.

남 교수팀은 애기장대 연구를 통해 노화에 관련된 유전자 3개가 상호작용하면서 노화를 조절한다는 사실을 밝히고, 이 식물에는 노화·죽음 과정이 필수적으로 일어나게 하는 견고한 생물학적 메커니즘이 있음을 증명했다.

실험결과 노화 관련 유전자인 ORESARA1(ORE1:오래살아1)과 EIN2, miR164의 상호작용으로 이뤄지는 생체회로 조절이 노화과정을 관장하는 것으로 밝혀졌다. 식물 나이가 들어감에 따라 EIN2의 활성이 증가하면서 ORE1 전사체의 양도 증가하며 그에 따라 노화와 죽음으로 이르는 과정이 유도된다는 것이다.

애기장대에서 ORE1 유전자를 제거하면 노화가 20% 정도 지연되고 환경적인 스트레스가 가해질 경우 ORE1이 활성화돼 노화가 촉진되는 것으로 알려져 있다. 이 생체회로는 ORE1 전사체 양을 조절하는 것으로 노화와 죽음을 조절한다.

어린 식물에서는 ORE1 전사체 양이 적고 miR164가 ORE1을 분해하지만, 노화가 진행될수록 EIN2가 miR164의 분해를 막아 ORE1의 양이 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 ORE1의 양이 증가하는 것을 막아도 식물의 노화와 죽음은 계속 진행되며 노화조절 네트워크의 수학적 모델링 결과 노화와 죽음에 이르러면 노화 생체회로가 일정기간 이상 계속 작동해야 하는 것으로 밝혀졌다.

남 교수는 "이 연구 성과는 식물이 나이가 들면 노화 및 죽음을 피할 수 없도록 프로그래밍되어 있다는 명확한 증거를 제시했다"며 "식물뿐 아니라 인간을 비롯한 다른 생물체의 노화에 대한 새로운 패러다임을 제공했다는 평가를 받고 있다"고 말했다.

포항·박정출기자 jcpark@msnet.co.kr