노화의 원인 - 2. 생체시계가 노화를 진행시킨다.

짧아지는 텔로미어

세포분열할 때마다 염색체끝의 염기서열인 텔로미어가 짧아집니다. 여러번의 세포분열 후에는 텔로미어가 모두 닳아 없어져 유전자끝이 그대로 노출됩니다. 이 때 세포는  유전자손상을 막기위해 분열을 멈추고 스스로 노화됩니다.

 

세포는 약 50번의 분열 후에는 세포노화로 인해 결국 세포사멸(apoptosis)에 이르게 됩니다. 텔로미어도 후성유전체로 후성유전정보의 상실이 노화를 야기한다고 볼 수 있습니다. 

 

일반적으로 텔로미어 길이는 연령이 증가할수록 점차 감소합니다 [논문].  출생 시 사람의 백혈구 텔로미어 평균 길이는 11 kilo bp (kbp)이나 노인의 경우 4 kbp로 매년 평균 20~60 bp씩 감소합니다.  텔로미어 길이 단축은 사망 위험을 13% 증가시키는 것으로 보고되었습니다, 심혈관질환, 당뇨 등 노화로 인한 만성질환 유병 위험과 음의 상관성을 나타내는 것으로 조사되었습니다. 당뇨병을 앓는 사람의 텔로미어 길이는 정상인에 비해 짧은 것으로 조사되었습니다.

 

장수유전자 시르투인이 활성화되면 텔로미어감소를 억제해서 수명을 연장시킵니다.  텔로미어감소의 원인은 텔로미어 끝 DNA선구물질 손상때문이라는 연구가 있습니다 [기사].  산화 스트레스 상황에서도 텔로머라아제의 텔로미어 연장 기능에는 문제가 없었습니다. 연구진들은 텔로머라아제가 텔로미어의 끝부분에 DNA 선구물질(precursor molecule)을 추가하지만, 그 선구물질이 활성산소에 의해 손상돼 DNA를 구성하기 위한 물질로 전환되는 것이 불가능하다는 사실을 발견했습니다. 산화 스트레스에 의한 텔로미어 단축 메커니즘은 텔로미어나 텔로머라아제 자체의 손상이 원인이 아니라 DNA 선구물질의 손상 때문이라는 가능성을 제시했습니다.

 

텔로미어 길이와 암의 관계

 

초기에는 암 환자의 텔로미어 길이 단축 속도가 정상인보다 빠르지만, 암 진단이 가능할 정도로 종양이 성장하면 텔로미어 길이 단축 속도가 느려지다가 어느 시점부터 텔로머레이스가 활성화되어 텔로미어 길이가 길어집니다.

 

즉, 텔로미어 길이 단축은 암의 개시(initiation)를 촉발하고 이후에 텔로머레이스를 활성화한다는 것입니다. 텔로머레이스가 활성화될 경우, 상대적으로 더 많은 세포분열을 허용함으로써 세포 불멸성을 촉진하며 결과적으로 비정상적인 세포증식 및 종양 형성의 원인이 됩니다.

 

정상 세포의 텔로머라아제는 세포 노화를 늦추기도 합니다[기사]. 세포에서 텔로미어 길이가 임계점에 도달하면 많은 양의 텔로머라아제가 한꺼번에 생겨, 텔로미어의 단축 속도를 늦추고 DNA 손상을 줄였습니다. 연구팀은 텔로머라아제 결핍 상태의 세포에서 텔로머라아제 유전자를 다시 활성화하면 세포 분열 능력을 더 오래 유지하고, DNA 손상도 줄어든다는 걸 확인했습니다. 인간의 피부 세포에 같은 실험을 진행해 동일한 결과를 얻었습니다.

 

후성유전학적 시계 - 메틸화 시계

 

메틸기는 나이가 들수록 전반적으로 감소하지만, 메틸화 시계라 불리는 유전자 영역(CpG)에서는 증가하여 생물학적 나이를 더 정확히 측정할 수 있습니다.  메틸화 시계는 단순히 나이를 표시하는 것이 아니라 이 시계가 가르키는 나이에 맞춰서 세포가 젊어지기도 한다는 것이 밝혀져서 일반적인 노화의 진행에도 관여할 것으로 보입니다.

 

현재 과학기술은 영양제 보충으로 텔로미어 길이를 늘일 수 있을 뿐 아니라 이 메틸화 시계까지 되돌릴 수 있는 수준에까지 와 있습니다.