비즈니스 기회
미토콘드리아에 숨겨진 후성유전학적 시계의 발견
예쁜꼬마선충(C. elegans) 미토콘드리아 게놈의 N-메틸아데닌 수치는 나이가 들면서 점차 증가합니다. (A) 6mA는 노화 중에 다른 mtDNA 부위(mito 3 및 mito 4)에 점진적으로 축적됩니다. (ᅡ') 다양한 성인 단계에서 상대적인 mtDNA 6mA 수준의 정량화. 막대는 ±S.D.를 나타냅니다. 각 비교는: P < 0.001의 유의성을 나타냅니다. 출처: International Journal of Molecular Sciences(2023). DOI:10.3390/ijms241914858
외트뵈스 로란드 대학의 연구원 아담 슈투름(Ádám Sturm) 박사와 티보르 벨라이(Tibor Velai) 박사는 노화 및 전이 가능한 요소의 후성유전학에 대한 연구를 바탕으로 노화의 분자 메커니즘을 이해하는 데 또 다른 진전을 이루었습니다. 국제 분자 과학 저널에 발표된 최신 연구는 미토콘드리아 DNA(mtDNA)의 새로운 후성유전학적 메커니즘을 밝혀 노화 연구 및 진단에 대한 우리의 접근 방식을 변화시킬 수 있습니다.
이전 논문 "노화의 메커니즘: 게놈 붕괴에서 전이 가능한 요소의 주요 역할" 및 "예쁜꼬마선충의 전이 가능한 요소의 하향 조절은 수명을 연장합니다"에서 Sturm 박사와 Vellai 박사는 노화 과정에서 전이 가능한 요소의 중요한 역할을 확립했습니다. 그들의 현재 연구는 이러한 기반을 확장하여 세포 노화의 새로운 복잡성 층을 밝혀내고 있습니다.
연구팀은 이전에 숨겨져 있던 DNA 변형인 N6-메틸아데닌(6mA)은 유기체가 나이가 들면서 mtDNA에 점진적으로 축적됩니다. 이 현상은 예쁜꼬마선충, 초파리, 개 등 다양한 종에서 관찰되었으며, 이는 모든 동물 종에 걸쳐 노화 과정에서 진화적으로 보존된 메커니즘을 시사합니다.
"우리는 '미토콘드리아 후성유전학적 시계'라고 묘사될 수 있는 것을 발견했습니다"라고 슈투름 박사는 설명합니다. "이 시계는 유기체의 수명에 따라 다른 속도로 똑딱거리며, 세포 수준에서 노화가 어떻게 조절되는지에 대한 새로운 관점을 제공합니다. 이것이 transposable elements 및 게놈 안정성에 대한 우리의 이전 연구와 어떻게 연결되는지 보는 것은 매우 흥미롭습니다."
동물 게놈에 숨겨진 6mA 변형 표시의 존재에 대한 초기 분쟁을 해결하기 위해 팀은 이러한 변형을 감지하기 위한 새롭고 신뢰할 수 있는 PCR 기반 방법을 개발했습니다. 이 기술을 사용하면 mtDNA의 6mA 수준을 정확하게 염기서열별로 측정할 수 있어 이전 방법의 한계를 극복할 수 있습니다.
이 연구의 주요 발견은 야생형 웜보다 두 배 더 오래 사는 장수하는 예쁜꼬마선충(C. elegans) 돌연변이가 정상 웜의 절반 비율로 6mA를 축적한다는 것입니다.
이 관찰은 6mA의 축적 속도를 노화 과정 및 수명 조절과 강하게 연관시키며, 이는 전이 가능한 요소 활성과 수명에 대한 팀의 초기 발견을 연상시킵니다.
이 연구는 또한 mtDNA에서 6mA 변형을 추가하고 제거하는 효소 경로를 설명했습니다. 놀랍게도, 이들은 핵 DNA 메틸화에 관여하는 동일한 효소인 것으로 보이며, 이는 서로 다른 세포 구획에 걸쳐 조정된 후성유전학적 조절을 시사합니다.
벨라이 박사는 "우리의 발견은 노화 과정을 이해하고 잠재적으로 개입할 수 있는 새로운 길을 열어줍니다. mtDNA의 이 후성유전학적 시계는 기존 방법에 비해 생물학적 나이를 측정하는 데 더 접근하기 쉽고 비용 효율적인 방법일 수 있습니다. 전이 가능한 요소에 대한 이전의 통찰력과 결합하면 노화 과정에 대한 보다 포괄적인 그림을 얻을 수 있습니다."
이 연구는 환경 요인, 생활 방식 선택 및 잠재적 개입이 mtDNA 및 전이 가능한 요소 활성의 6mA 축적 속도에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 대한 향후 연구를 위한 길을 열어줍니다.
이러한 후성유전학적 변화를 이해하면 더 건강한 노화를 촉진하고 잠재적으로 건강 수명을 연장하기 위한 새로운 전략으로 이어질 수 있습니다.
이상의 기사는 2024년 8월 26일 Phys.org에 게재된 “Discovery of a hidden epigenetic clock in mitochondria reveals a 'lifespan limit line'”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Discovery of a hidden epigene tic clock in mitochondria reveals a 'lifespan limit line' (phys.org)
* 추가정보 출처 : IJMS | Free Full-Text | N6-Methyladenine Progressively Accumulates in Mitochondrial DNA during Aging (mdpi.com)