가톨릭대학교 생화학교실 이은경 교수 연구팀,

세포노화와 미토콘드리아 기능 이상 연결하는 새로운 분자기전 규명

- RNA 결합 단백질 T1A-1의 새로운 노화 조절 기능 밝혀 -

- 세포노화 관련 질환의 병리기전 이해 및 후속 연구 기반 마련 -

- 노화질환 치료 표적 발굴과 임상 연계 연구 가능성 제시 -

  가톨릭대학교 의과대학 생화학교실 이은경 교수(교신저자)와 차성호 박사과정생(제1저자) 연구팀이 세포노화 과정에서 미토콘드리아 기능 이상을 유발하는 새로운 분자 조절 기전을 규명했다. 이번 연구는 세포노화 질환의 분자적 병리기전을 이해할 수 있는 새로운 근거를 제시함으로써, 향후 노화 관련 질환의 치료 전략 개발과 임상연구로의 확장 가능성을 보여줬다.

  세포노화(Cellular Senescence)는 세포가 더 이상 분열하지 않는 상태로, 노화와 다양한 노인성 질환의 발생에 중요한 역할을 한다. 특히 노화된 세포에서는 에너지 생산을 담당하는 미토콘드리아의 기능이 저하되고 손상된 미토콘드리아가 축적되며, 이는 만성 염증과 조직 기능 저하를 유발하는 주요 원인으로 알려져 있다.

 최근에는 노화세포를 제거하는 접근뿐 아니라 병리적 특성을 조절하여 세포 기능을 회복시키는 '세노모픽스(Senomorphics)' 전략이 새로운 노화 치료 패러다임으로 주목받고 있다. 그러나 세포노화 과정에서 미토콘드리아 기능 이상이 발생하는 정확한 분자적 원인은 충분히 밝혀지지 않았다.

  이에 이은경 교수 공동 연구팀은 RNA 결합 단백질(RNA-binding protein)인 TIA-1에 주목했다. TIA-1은 RNA의 안정성 및 번역을 조절하는 단백질이지만, 세포노화 과정에서의 역할은 아직 명확히 규명되지 않았다.

  연구팀은 소듐 부티레이트(Sodium Butyrate, NaBu)와 자외선B(UV-B) 노출을 통해 산화 스트레스 기반의 세포노화 모델을 구축했다. 그 결과, 노화된 세포에서는 TIA-1의 발현이 감소하면서 미토파지(Mitophagy)에 중요한 수용체 단백질인 FUNDC1의 발현도 함께 감소하는 것을 확인했다. 미토파지는 손상된 미토콘드리아를 선택적으로 제거하는 세포 내 품질관리 시스템으로, 미토콘드리아 항상성 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

  또한 TIA-1 감소는 미토파지 기능 저하를 유도하여 손상된 미토콘드리아의 축적과 활성산소 생성을 증가시켰으며, 결과적으로 세포노화를 촉진하는 것으로 나타났다. 반대로 감소한 TIA-1의 발현을 회복시키자 FUNDC1 발현과 미토파지 기능이 정상화됐고, 미토콘드리아 기능 이상과 노화 관련 표현형도 유의하게 개선됐다.

  이번 연구는 RNA 대사(RNA metabolism)를 조절하는 인자가 미토콘드리아 품질관리와 세포노화를 연결하는 새로운 분자 기전을 최초로 규명했다는 점에서 의미가 크다. 특히 노화세포를 제거하는 것이 아닌 세포 기능을 회복시키는 세노모픽스 기반 치료 전략의 가능성을 제시함으로써, 노화 관련 질환 연구에 새로운 방향을 제시하고, 후속 연구와 임상 연계 연구로의 발전 가능성을 높였다는 평가를 받고 있다.

  이은경 교수는 "이번 연구는 RNA 결합 단백질인 TIA-1이 미토콘드리아 항상성과 세포노화를 조절하는 핵심 인자임을 규명한 연구"라며 “세포노화 관련 질환의 병리기전을 이해하는 데 중요한 단서를 제공했으며, 향후 노화 관련 질환의 진단과 치료 전략 개발을 위한 후속 연구의 기반이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

  한편 이번 연구는 한국연구재단 기초연구실(BRL)의 지원을 받아 수행되었으며, 분자생물학 분야의 권위 있는 국제학술지 《Experimental & Molecular Medicine》 (I.F., 17.5)에 'TIA-1 promotes FUNDC1-mediated mitophagy to protect against stress-induced cellular senescence'라는 제목으로 게재되었다.

  [사진 설명 : 좌측부터 이은경 교수, 차성호 박사과정생]

[그림 설명] TIA-1이 FUNDC1 매개 미토파지를 조절하여 미토콘드리아 항상성을 유지하고 세포 노화를 완화하는 과정을 나타낸 모식도