세포공장의 배신?…미토콘드리아가 노화 촉진한다 [사이언스 브런치]
유용하 기자
수정 2025-10-03 14:00
입력 2025-10-03 14:00
픽사베이 제공
‘세포 공장’으로 알려진 세포 소기관인 미토콘드리아가 오염된 DNA를 배출하면서 노화가 촉진된다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다.
독일 막스 플랑크 노화 생물학 연구소, 프라이부르크대 의대 외과 병리학 연구소, 쾰른대, 스웨덴 예테보리대 생물의학 연구소, 카롤린스카 연구소 의생명화학, 생물물리학과, 영국 케임브리지대 미토콘드리아 생물학 연구실 공동 연구팀은 생쥐 실험을 통해 미토콘드리아가 유해 성분으로 오염된 DNA를 배출함으로써 염증과 노화를 촉진할 수 있다고 3일 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 9월 25일 자에 실렸다.
학창 시절 생물 시간에 배운 것처럼 미토콘드리아는 자체적으로 유전체를 가진 에너지 생성 소기관이다. 미토콘드리아 DNA(mtDNA)가 손상되거나 파괴되면 이를 세포질로 배출한다. 미토콘드리아가 외부 스트레스를 받거나 특정 약물에 의해 핵산 불균형이 발생하면 mtDNA 오염물질을 배출하거나 염증 반응을 유발하는 것으로 알려졌다.
연구팀은 나이가 들면 MGME1이라는 효소가 결핍돼 신장에 염증이 발생하도록 유전자 변형을 한 생쥐로 실험했다. 그 결과, 신장염에 걸린 늙은 생쥐의 세포에서 mtDNA 가닥에 DNA를 손상할 수 있는 특정 유형의 핵산이 과도하게 포함된 것을 발견했다. 이런 과잉은 미토콘드리아가 비정상적인 유전자 조각을 세포질로 배출하도록 하고, 세포질에서 자유롭게 떠다니면서 노화와 관련된 핵심 염증 경로를 활성화한다는 사실을 확인했다. 이를 통해 MGME1이 결핍된 상황에서 방출된 mtDNA 조각은 노화와 관련된 이 염증의 주요 원인이라는 점을 보여준다.
미토콘드리아가 mtDNA를 배출하는 원인은 명확하지 않았지만, 유전자조작 생쥐의 신장 세포를 자세히 관찰한 결과, 세포에는 dNTP라고 불리는 DNA 구성 요소의 양이 상대적으로 적은 것으로 확인됐다. 이는 mtDNA가 자기 복제를 하는 동안 비정상적으로 많은 양의 RNA 구성요소인 rNMP를 통합하게 했다. 잘못된 구성 요소가 과잉 공급되면서 DNA 복제가 방해되고, MGME1 결핍은 이런 과정을 더욱 악화한다고 연구팀은 설명했다.
연구를 이끈 토마스 랑거 막스 플랑크 노화 생물학 연구소 교수는 “이번 연구는 노화 촉진의 새로운 원인으로 미토콘드리아의 mtDNA 세포질 배출이라는 사실을 실험적으로 확인했다는 점에 의미가 크다”며 “이번에 밝혀낸 폐기된 mtDNA가 세포 노화와 염증에 이바지하는 메커니즘이 노화 과정의 자연스러운 현상인지 특정 조건에서 발생하는지 추가로 확인할 예정”이라고 말했다.
유용하 과학전문기자
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