과학자들은 공통 단백질의 축적을 방지하여 과일파리의 뇌 노화를 역전시킬 수 있습니다.

나이가 들수록 건망증이 생기는 것은 인간뿐만이 아닙니다. 초파리도 마찬가지입니다. 그러나 초파리의 수명은 약 2개월에 불과하므로 노화에 따른 인지 저하를 이해하는 데 유용한 모델이 될 수 있습니다.

에 발표된 새로운 연구 네이처커뮤니케이션즈 F-액틴(F-actin)이라는 일반적인 세포 구조 단백질이 뇌에 축적되면 DNA, 지질, 단백질 및 세포 소기관을 포함하여 세포 내 불필요하거나 기능 장애가 있는 구성 요소를 제거하는 핵심 과정을 억제한다는 것을 보여줍니다. 결과적으로 노폐물이 축적되면 신경 기능이 저하되고 인지 기능이 저하됩니다. 연구자들은 노화된 초파리의 뉴런에 있는 몇 가지 특정 유전자를 조정함으로써 F-액틴 축적을 방지하고 세포 재활용을 유지하며 초파리의 건강한 수명을 약 30% 연장했습니다.

세포의 모양을 형성하는 데 도움을 주는 단백질군인 액틴은 몸 전체에 풍부하게 존재합니다. F-액틴은 세포 구조 및 기타 여러 기능을 유지하는 데 필수적인 필라멘트를 형성합니다. 데이비드 워커 연구실의 전 박사후 연구원인 에드워드(테드) 슈미드(Edward (Ted) Schmid)가 이끄는 연구자들은 노화된 초파리의 뇌에 F-액틴이 축적되는 것을 발견하고 이것이 뇌 노화와 전반적인 유기체 건강 상실에 기여하는지 궁금해했습니다.

상관관계에 대한 첫 번째 단서는 제한된 식사를 한 파리가 더 오래 살았고 뇌에 F-액틴 축적이 적다는 것입니다. 두 번째 단서는 수명을 연장시키는 것으로 알려진 약물인 라파마이신(rapamycin)으로 치료했을 때 늙은 파리의 뇌에서 F-액틴의 양이 적다는 것이었습니다.

"그러나 그것은 상관관계일 뿐 F-액틴이 뇌의 노화에 해롭다는 직접적인 증거는 아닙니다"라고 수석 저자이자 UCLA 통합 생물학 및 생리학 교수인 Walker는 말했습니다. "인과 관계를 파악하기 위해 우리는 유전학으로 전환했습니다."

초파리 게놈은 철저하게 지도화되고 이해되었기 때문에, 연구팀은 액틴 필라멘트 축적에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 노화된 초파리 유전자를 표적으로 삼을 수 있었습니다. 여기에는 다음과 같은 유전자가 포함되어 있습니다. 아직, 액틴 필라멘트를 늘리고 조직하는 것으로 알려진 단백질 계열의 구성원입니다.

"우리가 줄였을 때 아직 현재 아칸소 생명과학 연구소(Arkansas Biosciences Institute) 연구원이자 아칸소 주립 대학교 조교수인 Schmid는 "노화 뉴런의 발현이 뇌에 F-액틴의 축적을 막는 것을 막았습니다."라고 말했습니다. 뇌의 F-액틴 축적을 표적으로 삼고 이것이 노화 과정에 어떤 영향을 미치는지 연구하는 직접적인 방법을 가지고 있었습니다."

비록 유전자 개입이 단지 뉴런만을 목표로 삼았음에도 불구하고 초파리의 전반적인 건강은 향상되었습니다. 그들은 25-30% 더 오래 살았으며, 뇌 기능이 향상되고 다른 기관 시스템의 건강이 향상되었다는 징후를 보였습니다. F-액틴 축적을 방지하면 인지 기능이 보호되며, 이는 축적이 노화에 따른 인지 저하를 유발한다는 것을 보여줍니다.

“파리는 나이가 들수록 건망증이 더 심해지고, 사람과 마찬가지로 중년이 되면 학습하고 기억하는 능력도 쇠퇴합니다.”라고 워커는 말했습니다. "F-액틴의 축적을 방지하면 파리가 나이가 들었을 때 학습하고 기억하는 데 도움이 됩니다. 이는 축적이 양성이 아니라는 것을 알려줍니다."

추가 조사에 따르면 F-액틴은 신체의 "세포 쓰레기 처리 시스템"을 방해하고 있는 것으로 나타났습니다. 손상되거나 불필요한 단백질과 세포 내부의 기타 구성 요소는 "자가포식"이라는 과정을 통해 분해됩니다. 노화 연구에 따르면 자가포식 경로는 나이가 들수록 덜 활성화되지만 그 이유를 정확히 아는 사람은 아무도 없습니다.

새로운 연구에서는 F-액틴 축적을 방지하면 늙은 초파리의 뇌에서 훨씬 더 활발한 자가포식이 일어나는 것으로 나타났습니다. 저자들은 F-액틴을 제거하고 자가포식도 비활성화하면 노화가 느려지지 않는다는 사실을 발견했습니다. F-액틴이 뇌 노화를 촉진하는 주요 메커니즘은 자가포식을 손상시키는 것으로 보입니다. 연구자들은 또한 노화된 뇌에서 F-액틴을 방해하면 뇌 자가포식을 젊은 수준으로 회복하고 뇌 노화의 특정 세포 생성자를 역전시킬 수 있음을 보여주었습니다.

이러한 발견은 뇌의 F-액틴이 감소된 나이든 초파리에게 좋은 소식이 될 수 있습니다. 그러나 아직 인간에게는 입증되지 않았으며 F-액틴 축적을 방지하기 위한 개입을 개발하는 것이 더 어려울 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 이번 발견은 연구자들에게 사람들의 더 건강한 노화를 위한 유익하고 새로운 방향을 제시하고 있습니다.

워커는 "노화 분야의 대부분은 수명을 넘어 건강수명으로 불리는 것으로 나아가는 데 집중하고 있습니다."라고 말했습니다. "우리는 사람들이 수명을 연장하는 동시에 건강과 높은 삶의 질을 즐길 수 있도록 돕고 싶습니다. 저희 연구는 과일파리의 인지 및 장 기능, 활동 수준, 전반적인 건강수명을 개선했으며, 인간에게 무엇을 이룰 수 있을지에 대한 희망을 제공합니다."

이 연구는 국립보건원(National Institutes of Health) 산하 국립노화연구소(National Institute on Aging)의 자금 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241028164423.htm