KAIST, 연세대, 한국생명공학연구원(이하 생명연) 공동연구팀이 노화를 늦추고 장수를 유도하는 핵심 인자를 세계 최초로 발견했다.

KAIST 생명과학과 이승재 교수팀, 연세대 서진수 교수팀, 생명연 이광표 박사팀은 공동연구로 리보솜 품질 관리에 중요한 ‘펠로타PELOTA’ 단백질이 노화의 속도를 조절함을 발견했다고 18일 밝혔다.

펠로타는 mRNA가 리보솜에서 단백질로 번역되는 과정에서 발생하는 오류를 감지하고 바로잡아 세포의 번역 항상성 유지에 핵심 기능을 수행한다.

노화가 진행되면 세포 내 DNA 및 단백질 품질이 떨어지면서 다양한 퇴행성 질환을 유발한다. 그동안 RNA는 DNA에 비해 불안정하고 수명이 짧아 정량적 분석이나 장기적 추적 연구가 어렵기 때문에 생리기능적 역할연구가 부족했다.

공동연구팀은 예쁜꼬마선충에서 리보솜 품질관리 인자 펠로타가 장수에 필수적임을 발견했다. 

이를 통해 정상적인 예쁜꼬마선충에서 펠로타를 과발현하면 수명이 늘어나 비정상적인 mRNA 제거에 중요한 리보솜 기반 품질관리가 장수 유도에 필요함을 확인했다.

아울러 리보솜 품질관리시스템은 노화와 생체 내 에너지대사 조절에 중요한 세포가 영양상태나 성장신호를 감지해 성장, 단백질합성, 자가포식 등을 조절하는 경로 ‘mTOR 신호 전달계’와 더불어 세포가 불필요하거나 손상된 성분을 스스로 분해하고 재활용하는 시스템 ‘자가포식(autophagy) 경로’를 함께 조절한다는 사실을 규명했다.

연구결과 펠로타가 결핍되면 mTOR가 비정상적으로 활성화되고 자가포식 기능이 억제돼 노화가 촉진되는 반면, 펠로타를 활성화하면 mTOR 억제 및 자가포식 유도로 세포 항상성을 유지해 수명을 연장할 수 있었다.

특히 이번 발견은 생쥐와 인간에게도 보존된 것으로, 펠로타 결손이 근육 노화와 알츠하이머병을 유발할 수 있음을 시사하는 결과도 나타났다.

때문에 펠로타와 리보솜 기반 품질관리에 관한 연구가 인간 노화와 퇴행성 뇌질환 대응전략 수립에도 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구를 주도한 이 교수는 “이번 연구는 RNA 수준에서 품질관리 기전이 노화 조절에 핵심 역할을 한다는 분자적 근거를 제시하고, 특히 펠로타가 수명 연장과 노화 억제에 직접적으로 기여한다는 사실을 밝힌 것”이라며 “이는 장기적으로는 알츠하이머병 등 노인성 뇌질환 예방과 치료를 위한 기반 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

한편, 이번 연구는 KAIST 생명과학과 이종선·김은지 박사와 생명연 이보라 박사, 연세대 이혜인 박사가 공동 제1저자로 참여했고, 연구결과는 지난 4일 국제학술지 ‘PNAS’에 게재됐다.
(논문명: Pelota-mediated ribosome-associated quality control counteracts aging and age-associated pathologies across species ※DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2505217122)