과학자들이 세포 내 노화를 늦추는 새로운 방법을 발견했습니다.

미토콘드리아의 에너지 생성 방식을 개선함으로써 연구진은 쥐의 수명과 건강 수명을 모두 연장했습니다. 실험 동물들은 신진대사가 개선되고 지구력이 강해졌으며 세포 노화 징후가 줄어들어 건강한 노화를 위한 새로운 길을 제시했습니다. (사진 제공: Shutterstock)

전 세계 사람들의 수명이 그 어느 때보다 길어지면서, 노화에 대한 기대치도 변화하고 있습니다. 이제는 단순히 더 오래 사는 것이 아니라, 더 건강하게 오래 사는 것이 목표가 되었습니다. 이러한 추세는 '건강수명'에 대한 관심을 새롭게 불러일으켰는데, 건강수명이란 개인이 활력 넘치고 독립적이며 심각한 노화 관련 질환 없이 건강하게 살아갈 수 있는 기간을 의미합니다.

이러한 연구 노력의 주요 초점은 세포의 발전소라고 불리는 미토콘드리아입니다. 미토콘드리아는 아데노신 삼인산(ATP)을 생성하여 세포 활동에 필요한 에너지를 공급합니다. 노화와 여러 노화 관련 질병이 미토콘드리아 기능 저하와 밀접하게 관련되어 있기 때문에 과학자들은 미토콘드리아를 더 건강한 장수를 위한 중요한 연구 대상으로 보고 있습니다.

미토콘드리아 초복합체와 에너지 파이프라인

미토콘드리아 내부에서 에너지 생산은 호흡 사슬 복합체에 의해 이루어집니다. 이 분자들은 양성자와 전자를 이동시켜 궁극적으로 세포가 ATP를 생성할 수 있도록 합니다. 연구자들은 이러한 복합체들이 초복합체라고 불리는 더 크고 유연한 덩어리로 조립될 수 있다는 사실을 오랫동안 알고 있었습니다. 이러한 초복합체는 미토콘드리아 호흡의 효율을 향상시키는 것으로 여겨집니다.

그럼에도 불구하고, 특히 동물 연구에서 슈퍼복합체가 명확한 건강상의 이점과 직접적으로 연결된다는 확실한 증거는 제한적이었습니다. 이러한 공백으로 인해 중요한 질문이 해결되지 않은 채 남아 있습니다. 과연 이러한 구조가 노화와 전반적인 건강에 실질적인 차이를 만들어낼까요?

현미경으로 본 COX7RP 단백질

이를 규명하기 위해 일본 도쿄도 노인병연구소의 이노우에 사토시 팀장이 이끄는 연구팀은 미토콘드리아 초복합체 형성을 돕는 미토콘드리아 단백질인 COX7RP를 조사했습니다. 일본 사이타마 의과대학의 이케다 카즈히로 박사가 공동 저자로 참여한 이번 연구는 학술지 'Aging Cell'에 게재되었습니다.

이노우에 박사는 "이전에 우리는 미토콘드리아 단백질인 COX7RP가 미토콘드리아 호흡 초복합체 형성을 촉진하여 에너지 생산을 향상시키고 세포 내 산화 스트레스를 유발하는 활성산소종(ROS)을 감소시키는 핵심 요소임을 확인했습니다."라고 설명하며, "이를 바탕으로 COX7RP와 미토콘드리아 호흡 초복합체가 노화 및 항노화 과정 조절에 미치는 역할을 연구했습니다."라고 덧붙였다.

유전자 조작 쥐는 더 오래 살고 더 건강하게 지냈다.

연구진은 평생 동안 더 높은 수준의 COX7RP를 생성하도록 설계된 COX7RP 형질전환(COX7RP-Tg) 쥐를 만들었습니다. 이 모델을 통해 연구팀은 해당 단백질이 수명, 노화 관련 변화 및 신진대사에 미치는 영향을 면밀히 추적할 수 있었습니다.

결과는 놀라웠습니다. COX7RP-Tg 유전자 변형 쥐는 평균적으로 야생형 쥐보다 6.6% 더 오래 살았습니다. 수명 연장뿐만 아니라 건강 수명도 향상된 것으로 나타났습니다. 인슐린 민감도가 높아져 포도당 항상성이 개선되었고, 혈중 중성지방과 총 콜레스테롤 수치도 낮아지는 등 지질 수치도 개선되었습니다. 또한 근육 지구력이 향상되고 간에 지방이 덜 축적되는 것도 확인되었습니다.

미토콘드리아 기능 강화 및 노화 신호 감소

세포 수준에서, 데이터는 미토콘드리아 기능의 뚜렷한 개선을 보여주었습니다. COX7RP-Tg 마우스의 조직에서 미토콘드리아 호흡 초복합체의 형성이 증가했고, ATP 생산량 또한 증가했습니다.

백색 지방 조직을 자세히 살펴본 결과, 여러 노화 관련 생체 지표에서 변화가 나타났습니다. 쥐들은 코엔자임 NAD+ 수치가 증가하고 활성산소(ROS) 수치가 감소했으며, 세포 노화 지표인 β-갈락토시다아제 수치도 감소했습니다. 연구진은 나이가 든 쥐의 백색 지방 조직에서 단일 핵 RNA 시퀀싱을 사용하여 노화 관련 염증과 관련된 유전자들의 활성이 감소했음을 발견했습니다. 여기에는 노화 세포의 전형적인 특징인 노화 관련 분비 표현형(SASP)과 관련된 유전자들이 포함되었습니다.

이것이 건강한 노화에 중요한 이유는 무엇일까요?

종합적으로 볼 때, 이러한 연구 결과는 미토콘드리아의 에너지 효율을 높이는 것이 노화와 관련된 일반적인 문제들을 지연시키거나 줄이는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 이노우에 박사는 "이번 연구는 항노화 및 장수와 관련된 새로운 미토콘드리아 메커니즘을 밝혀냈으며, 건강 수명 증진 및 수명 연장을 위한 전략에 대한 새로운 통찰력을 제공했습니다."라고 강조했습니다. "예를 들어, 미토콘드리아 호흡 초복합체의 조립 및 기능을 향상시키는 보충제와 약물은 수명 연장에 기여할 수 있습니다."

연구진은 추가 연구를 통해 미토콘드리아 초복합체가 치료 표적으로서의 타당성을 더욱 강화할 수 있을 것이라고 밝혔습니다. 만약 이 연구 결과가 확인된다면, 활력을 유지하고 당뇨병, 이상지질혈증, 비만 등 노화 관련 대사 질환을 해결하는 새로운 접근법을 제시할 수 있을 것입니다.

본 연구는 일본학술진흥회(23K07996, 24K02505, 22K06929, 23H02962, 24K21297)의 연구비 지원, 도쿄도 노인병연구소의 치매 환자를 위한 통합 연구 사업, 다케다 과학재단, 그리고 자동차 경주 기념재단의 지원을 받아 수행되었습니다. 또한, 일본교육의학연구부(AMED)의 JP25gm2110001번 연구비 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251218060557.htm