우리는 누구나 노화에 관심이 많다. 이 노화를 이해하기 여러가지 실험을 해봐야 한다. 최근 몇년 사이에 과학자들은 노화 관련해서 유의미한 발견을 하였다. 실험으로 알게 된 노화 유전자는 무엇일까. 이에 대해 이번 글에서 상세히 다뤄보려 한다.
실험으로 알게된 노화 유전자
오늘날 지구에서 사는 모든 생물들은 조상으로부터 DNA를 물려받았다. 그리고 이 DNA가 손상을 하면서 세포 성장을 늦추었다. 더 나아가 이 DNA가 수선되는 과정에서 생물은 더욱 진화를 하게 된다. 우리는 생쥐를 통해 많은 실험을 한다. 생쥐의 일부분 염색체나 DNA를 제거해서 어떤 징후들이 나타나는지 살펴보는 것이다. 실험을 통해서 일부 단백질을 제거한 생쥐가 전형적인 노화의 징후들을 더 빨리 드러내면서 수명이 더 짧아진다는 것을 보여 주었다. 어떤 단백질이었길래 쥐에서 노화의 징후가 나타났을까. 여기 실험에서 다루는 핵심 단백질이자 유전자가 서투인이라는 효소와 직접적인 연관이 있다는 것을 밝히게 된다. 어쩌면 이 글을 보는 사람 중 일부는 서투인이 문제가 생긴 돌연변이 생쥐가 그냥 아파서 일찍 죽었을 수도 있지 않느냐고 반문할 수 있다. 그러나 서투인 유전자를 더 넣으면 정반대 현상이 나타난다. 효모의 서투인 유전자 사본을 추가로 넣었을 때 일어난 일과 똑같이 생쥐의 건강이 좋아지고 수명이 늘어난다. 일찍이 우리는 효모에게서 DNA가 끊기면 서투인이 잠든 교배형 유전자를 떠나며 그 결과 늙은 세포가 불임이 된다는 것을 보여 주었다. 단순한 체계였고, 과학자들은 몇 년 사이에 그것을 밝혀냈다. 서투인 유전자는 생물의 번식과 깊은 관련이 있을까. 설득력 있게 들리는 과학자의 주장으로는 효모의 서투인 유전자와 포유류의 서투인 유전자가 모두 번식을 억제하는 유전자와 연관이 있다는 것이다. 포유류에게서 서투인은 생식을 제어하는 일 외에 다양한 새로운 역할을 맡게 되었다. 서투인은 세포에 있는 수백 가지 단백질에서 아세틸기를 제거한다. 히스톤 단백질뿐 아니라 세포 분열, 세포 생존, DNA 수선, 염증, 포도당 대사, 미토콘 드리아 활동 등 다른 많은 기능을 담당하는 단백질들에 작용한다.
서투인의 역할과 DNA 손상
서투인을 DNA 안정, DNA 수선, 세포 생존, 대사, 세포 간 의사소통 등의 임무를 띤 다양한 특수 임무를 한다고 해석해 볼 수 있다. 이러한 현상을 보면 서투인을 관찰하고 이해하는 것은 노화 유전자를 관찰하는 셈이다. 서투인이 평소에 우선적으로 하던 일을 떠나서 DNA 수선에 매진할 때는 본연의 후성유전적 기능은 얼마간 중단해야 한다. 서투인은 수선을 끝내면 집으로 되돌아가 평소에 하던 일을 다시 시작한다. 즉, 유전자를 제어하고 세포의 정체성과 최적 기능이 유지되도록 돕는다. 약한 스트레스에 반응해 몸과 세포가 활력을 띠는 현상을 호르메시스라고 부른다. 즉 원초적인 생존 회로는 단기적으로 생존을 도모하는 일을 잘한다. 장수 분자는 이 호르메시스를 모방해 가짜 응급 상황을 일으킴으로써 서투인, mTOR, AMPK로 하여금 응급 부대를 보내도록 만든다. 많은 응급 상황을 우리 몸에 잇달아 일으킬 수 있는 것이 무엇일까? 바로 DNA 손상이다. 그렇다면 DNA 손상의 원인은 무엇일까? 세월이다. 살면서 접하는 유해 화학물질, 방사선, 심지어 정상적인 DNA 복제조차 손상을 일으킨다. 우리는 그런 것들이 노화의 원인이라고 믿게 되었지만, 이 문제를 생각할 때 한 가지 미묘하면서 중요한 관점의 변화가 이루어져야 한다. 서투인이 압도당하기 때문이 아니라는 것이다. 물론 온몸이 햇볕에 타거나 엑스선에 쪼일 때도 노화의 영향을 준다는 것을 무시 못한다.
이렇게 노화의 원인은 다양하게 다뤄지고 있기에 노화를 연구할 때는 신중한 접근이 필요하다. 그럼에도 우리는 여러가지 실험을 통해 노화 유전자를 발견하였고, 앞으로도 실험을 통해 노화를 늦출 수 있는 방법을 분명 찾을 것이다.