생명공학부 류홍열 교수팀은 미국 예일대 마크 호크스트래서(Mark Hochstrasser) 교수팀과 공동 연구를 통해, 칼로리(calorie)를 줄이지 않고도 칼로리 제한과 유사한 상황을 분자생물학적으로 유도해 노화를 지연할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 이번 공동 연구는 경북대 G-램프 사업단의 1:1 랩 매칭(Lab Matching) 프로그램 지원으로 이뤄졌다. 이 프로그램은 국내외 연구진 간의 국제 공동연구를 촉진하기 위해 운영되고 있다.

칼로리 제한은 대부분의 생물종에서 에너지 대사를 활성화하고, 단백질 발현을 억제하며 세포의 성장을 늦춘다. 이러한 느린 성장은 세포의 수명 연장으로 이어져 칼로리 제한 모사체(mimetic) 개발을 통한 노화 치료제 개발 연구에 많은 과학자들이 관심을 가지고 있다. 그러나 기존 칼로리 제한 모사체 대부분이 식욕 억제 방식에 기반해 정신적·생리적 부작용을 유발하는 등의 한계가 지적돼 왔다.

류 교수팀은 세포 내 수모화(단백질 조절 경로 중 하나)에 필수적 단백질인 ‘Ubc9’을 조절함으로써 칼로리를 제한하지 않고도 세포 내 유전자 발현과 단백질 특성을 칼로리 제한과 유사한 상태로 유도할 수 있음을 밝혀냈다. ‘Ubc9’의 인위적 조절은 단백질 번역과 에너지 대사 조절을 통해 세포 수명 연장에 기여하며, 반대로 이러한 현상 유도를 억제하면 칼로리 제한을 하더라도 세포 수명 연장 현상이 발생하지 않는다는 점도 확인했다.

류홍열 교수는 “이번 연구는 미래 사회에서 부작용 없이 손쉽게 노화를 극복할 수 있는 새로운 노화 치료 전략을 제공했으며, 앞으로 추가 연구를 통해 노화와 관련된 다양한 질병 치료제를 개발할 계획이다.”라고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단의 한우물파기 기초연구 사업과 신진연구자 인프라 지원사업, 교육부의 4단계 BK21사업, 한국환경산업기술원의 환경성질환 예방관리 핵심기술 개발사업 등의 지원을 받아 수행됐다. 제1저자는 경북대 생명공학부 정동원 박사과정생, 교신저자는 류홍열 교수와 마크 호크스트래서 교수이다. 연구 결과는 세계적 권위의 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 4월 20일 온라인판에 게재됐다.

<논문 제목: Auto-sumoylation of the yeast Ubc9 E2 SUMO-conjugating Enzyme Extends Cellular Lifespan>

<사진 왼쪽부터 경북대 류홍열 교수, 마크 호크스트래서 교수, 경북대 정동원 박사과정생>