어떤 기관이 특히 빨리 노화되나요? '세포'가 숨겨진 노화의 '동인'을 찾아낸다
2024-09-23
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나이가 들어감에 따라 신체를 구성하는 다양한 조직과 기관이 동시에 노화되는 것은 아닙니다. 많은 사람들은 피부와 머리카락에서 노화의 징후를 볼 수 있습니다. 실제로 신체의 일부 기관은 피부보다 빨리 노화됩니다.예를 들어 간은 인체에서 가장 큰 대사 기관으로 노화 과정의 가장 큰 영향을 받는 기관 중 하나입니다.간염증 및 섬유화 증가, 재생능력 약화, 손상 후 회복능력 감소 등 전형적인 노화현상을 나타내며, 이로 인해 대사기능 및 항스트레스 능력이 저하됩니다.특정 기관이 더 빨리 노화되는 이유는 오랫동안 과학자들에게 의아해해 왔습니다. 이 질문에 대한 답을 찾는 것은 노화를 지연시키기 위한 표적화된 개입 방법을 제공할 가능성이 높습니다. 최근 최고학술지 'cell'에 제네바대학교, 베른대학교병원 등 스위스 내 기관들로 구성된 연구팀이간과되는 요인: dna의 비암호화 영역에 숨겨진 돌연변이. 이러한 돌연변이는 감지하기 쉽지 않지만 설명할 수 있습니다.간, 신장 등의 기관이 다른 기관(예: 피부, 내장)보다 더 빨리 노화되는 이유。dna 분자에서 단백질을 코딩하는 유전자는 작은 부분만을 차지하고 나머지 대부분은 비코딩 영역에 속합니다. 비코딩 영역은 한때 쓸모없는 "정크 dna"로 간주되었지만, 심층 조사를 통해 과학자들은 비코딩 영역이 유전자 발현을 조절하거나 구성하는 데 관여하며 단백질이 올바르게 나타나는 시기와 위치에 매우 중요하다는 사실을 발견했습니다. 이제 시퀀싱 기술의 발전으로 연구자들은 비암호화 영역의 돌연변이를 식별하고 그 효과를 분석할 수 있습니다.dna가 손상되거나 돌연변이가 발생하면 복구 시스템이 오류가 누적되는 것을 방지합니다. 코딩 영역의 오류는 유전자가 rna로 전사될 때(즉, 유전자가 활성화될 때) 감지될 수 있습니다. 비암호화 영역의 오류는 세포 재생 중 dna 복제 중에 발견됩니다.
외부 환경과 자주 접촉하는 피부, 내장 등의 장기에서는 세포가 닳기 쉽고, 재생 빈도가 매우 높아서, 이에 비해 dna 복제가 자주 발생합니다. , 간 및 신장과 같은 조직의 세포 재생 빈도는 훨씬 낮으며 일반적으로 1년에 몇 번만 복제되며 비암호화 영역의 dna 돌연변이는 감지하기 쉽지 않습니다.이번 연구에서 저자들은 쥐의 간을 연구 대상으로 삼아 이러한 숨겨진 돌연변이와 장기 노화의 관계를 찾아냈다. 연구진은 어린 쥐와 늙은 쥐 각각에 대해 부분 간 절제술을 실시하고 수술 후 재생 과정에서 어린 쥐와 늙은 쥐에서 시작된 dna 복제 과정을 모니터링했습니다. 그 논문은 다음을 지적한다.이것은 생리학적 조건 하에서 dna 복제 동역학에 대한 최초의 생체 내 실험 조사입니다.。▲본 연구의 개략도(사진출처: 참고문헌[1])그들은 어린 쥐에게서 다음과 같은 사실을 발견했습니다.복제기점 활성화 부위(origin firering)는 매우 명확하며 dna의 비암호화 영역에 위치하며 대부분은 해당 유전자의 상류 또는 하류에 10~50kb 정도 위치한다., 이 위치 특징은 인간 세포에서도 마찬가지입니다. 늙은 쥐에서는 복제 원점의 위치가 동일하더라도 dna 복제 스트레스 반응을 동반하여 원점의 활성화 효율이 크게 감소합니다.추가 분석에 따르면 노화된 쥐의 비암호화 영역 dna에는 dna 복제가 시작되어야 할 때를 포함하여 너무 많은 돌연변이가 축적된 것으로 나타났습니다.손상 체크포인트의 주요 키나아제 단백질 atr이 경보 시스템처럼 작동됩니다., dna 복제를 방지하여 세포 증식을 방지하여 세포 기능 저하 및 조직 노화를 유발합니다.연구자들이 atr 억제제를 사용하여 늙은 쥐의 간 재생 중에 경보를 "해제"하고 dna 복제 기원을 활성화했을 때 복제 개시 효율이 회복될 수 있었지만 세포 주기에 들어가는 간 세포의 비율은 그 정도로 증가하지 않았습니다. 어린 쥐 수준에서도 간에서 염증 반응을 일으킵니다.이미지 출처: 123rf
이러한 결과를 바탕으로 연구 저자는 "노화가 은밀한 dna 손상으로 인한 복제 스트레스라면 간과 같이 천천히 증식하는 기관이 장과 같이 빠르게 증식하는 조직보다 성장 속도가 느린 이유를 설명할 수 있습니다."라고 추측합니다. ". 간에서는 세포가 오랫동안 휴면상태로 있기 때문에,복제 원점의 충분한 dna 손상을 포함하여 비암호화 영역에 과도한 비밀 손상이 축적되어 세포에 대한 복제 압력이 증가했습니다.; 반대로, 셀을 자주 업데이트하면 손상이 쉽게 쌓이지 않으며, 복제 원점이 더 효율적으로 유지될 수 있습니다.저자는 위의 연구 결과를 바탕으로 노화를 예방할 수 있는 방안을 더 제시했다. 저자는 이렇게 믿는다.노화를 일으키는 것은 숨겨진 dna 손상 자체가 아니라 그 손상에 대한 세포의 반응입니다.. 세포 노화는 세포가 dna 복제 스트레스 조건 하에서 dna 복제를 시도할 때 발생할 수 있습니다. 따라서 복제를 시작하기 전에 숨겨진 dna 손상을 복구하면 노화를 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
[1] giacomo g. rossetti et al., 생체 내 dna 복제 역학은 노화에 따른 복제 스트레스를 밝힙니다, cell (2024). doi: 10.1016/j.cell.2024.08.034.
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