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수명 :  텔로미어, 짧아도 길어도 암 발생

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p53 암의 비밀을 풀어낸 유전자-수 암스트롱> 발췌 요약
‘게놈의 수호자 p53유전자’와 텔로미어
"19장 암과 노화 : 갈등 조정
우리는 노화가 암으로부터 보호받으려면 치러야 하는 대가라는 것을 알았다. 주름과 늘어진 조직, 얇아진 뼈는 세포가 뇌쇠하고 세포자살로 몸을 수리하는 재료인 줄기세포가 점진적으로 고갈된 결과다.
세포 생물학자 렌 헤이플릭은 대부분의 암세포와 달리 인간의 정상 세포는 유한하게 세포분열을 한다는 것을 밝혔다. 즉 인간 배아에서 얻은 줄기세포의 경우, 40, 50, 60 세포배가수(세포배양을 시작한 후 성장이 끝날 때까지 분열한 총 횟수)가 있다는 것이었다, 그는 노쇠하기 전까지 정상 세포가 분열하는 횟수가 유한하다는 사실을 밝혔고, 염색체 끝에 있는 텔로미어로 그것을 측정했다. 텔로미어는 풀리지 않도록 신발끈 끝에 붙어 있는 작은 플라스틱 캡 같은 역할을 하면서 염색체를 보호하는 부분이다. 세포가 분열할 때마다 텔로미어는 짧아지고 더 이상 염색체를 보호하지 못하게 되면 세포는 영원히 분열을 멈춘다. 이것이 세포가 노쇠하는 유일한 방식은 아니지만, 위험할 정도로 짧아진 텔로미어는 p53 반응을 촉발하는 스트레스 요인중 하나이다.
노쇠한 세포는 세포자살에 크게 저항한다. 아이러니하게도 시간이 지나면서 그 세포들은 통제되지 않는 성장 과정을 도와서 암의 위험 요소가 된다. 하지만 어떻게 그렇게 되는 것일까?
시간이 지남에 따라 노쇠한 세포가 제 기능을 못하게 되면서 그 세포들은 실제로 상처가 없더라도 조직을 수리하고 세포를 증식하라는 신호를 보내기 시작하는데, 결국 이는 종양이 생기게 만든다.
시스템생물학이란 세포가 경로를 택하며 예나 아니오 결정을 내리기 위해 다양한 신호를 어떻게 통합하느냐에 관한 연구이다.
노화에서 유전자가 하는 역할에 흥미를 느낀 연구자들은 세포자살과 노쇠가 모두 중요하다고 믿는다. 세포 노쇠는 위에 언급한 이유 때문이고ㅡ 세포자살은 우리 몸을 수리하거나 유지할 때 필요한 줄기세포pool을 점차 고갈시키기 때문이다. 가장 간단한 모델은 당신이다. 당신은 유한 개의 줄기세포를 갖고 태어난다. 그 줄기세포들은 DNA손상으로 아주 쉽게 죽는다. 그래서 그 세포들은 p53에 가장 엄격하게 통제된다. 줄기세포들이 죽는 스트레스 반응 한계점을 넘으면 암에 걸리지는 않지만 더 빨리 줄기세포가 없어진다. 하지만 줄기세포가 잘 죽지 않게 한계점을 설정하면 오래 살긴 하겠지만 암에 걸리기 더 쉬워진다.
노화 연구자들은 암으로부터 우리를 보호함으로써 생명을 지키도록 만들어진 시스템이 왜 우리를 냉혹하게 노화시키는가라는 역설을 설명하고자 진화 생물학에 기반한 이론을 만들었다. 기본적으로 자연은 종의 영속성에만 관심을 갖기 때문에 우성을 선택하는 진화적 압박은 생식이 가능한 시기까지만 작용한다. 그 시기가 지나면 우리는 덤으로 사는 것이다. 자연은 더 이상 우리의 용도를 찾지 않고 자연 선택은 영향력을 잃는다.
노화는 어쨌던 현대적 현상이다. 인간이 지구상에 나타나고 대부분의 시간 동안 인간은 노화로 죽지 않았다. 암이나 알츠하이머, 심장병으로 죽지 않았고 오히려 사고나 포식자 감염 굶주림 때문에 죽었다. 따라서 노화는 자연 선택에 의한 진화의 레이더 아래서 작용해왔다. 감염과 굶주림, 포식자의 위협을 극복하고 난 지금에야 암 억제자의 해로운 면이 완전히 영향을 끼치게 된 것이다. "

텔로미어, 짧아도 길어도 암 발생

텔로미어가 세포 복제에 관여하기 때문

염색체는 매듭이 꼬인 모양이다. 세포분열이 진행되면서 점차 염색체의 길이가 짧아지고, 결국 매듭만 남게 되면 세포복제가 멈추고 죽게 된다. 바로 이것이 생명체의 노화와 수명을 결정한다. 염색체의 가장 끝, 텔로미어(telomere)에서 일어나는 일이다.
텔로미어는 세포시계의 역할을 담당하는 유전자의 조각들이다. ‘끝’을 의미하는 그리스어 텔로스(telos)와 ‘부위’를 의미하는 메로스(meros)의 합성어로, 염색체의 끝부분을 막고 있어 분해되지 않는 완충지역이다.
처음 텔로미어가 세포의 노화와 관련이 있음이 밝혀진 것은 1990년대로, 이미 선행된 연구에서 생물과 장기에 따라 세포 분열 횟수가 정해져있으며 그 후에 세포가 노화해 죽는다는 사실이 밝혀졌다.
결정적으로 텔로미어를 통해 세포의 노화 메커니즘을 규명한 사람은 엘리자베스 블랙번(Elizabeth Blackburn) 샌프란시스코 캘리포니아 대학(UCSF) 교수와 캐롤 그레이더(Carol Greider) 존스홉킨스 의과대학(Johns Hopkins Medicine), 잭 스조스탁(Jack Szostak) 하버드 의대(HMS) 교수로 이들은 2009년 노벨생리학상 수상자로 선정되기도 했다. (관련링크)

지난 5월 학술지 ‘이바이오메디슨(EbioMedicine)’을 통해 호우 리팡(Lifang Hou) 노스웨스턴 의과대학(Feinberg School of Medicine – Northwestern University, USA) 교수를 비롯한 연구팀은 텔로미어의 길이가 급격히 짧아지면 암이 발생할 수 있다는 내용의 연구를 발표했다.  (관련링크)
연구팀은 암이 없는 건강한 남, 여 약 800명을 대상으로 13년 동안 이들의 텔로미어 길이를 추적하면서 암과의 연관성을 분석했는데, 암 진단을 받기에 앞서 텔로미어의 길이가 급속하게 짧아졌고 암 진단 3~4년 전에는 텔로미어가 짧아지는 것이 멈춘 것으로 나타났다.
그 이유에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았지만, 암 세포가 증식을 위해 다른 염색체를 가지고 가면서 텔로미어가 더 이상 짧아지지 못하게 하기 때문인 것으로 연구팀은 보고 있다. 암세포는 끊임없이 세포분열을 하기 위해 텔로미어 DNA의 길이를 유지할 수 있는 메커니즘이 필요하다.
텔로미어의 길이를 연장하거나 유지하는 일련의 메커니즘은 세포 단위에서 끊임없는 증식을 하기 위해 꼭 필요한 과정이다. 텔로미어가 연장하기 위해 필요한 텔로머레이스 효소는 종양의 90%에서 활성화 되어 있다.
그래서 암세포에서는 다른 체세포에 비해 수명이 길어지고, 암세포에 있는 이 기능을 억제하거나 암세포의 텔로미어 DNA를 제거할 경우, 암세포의 세포분열을 막을 수 있을 것이다.

텔로미어 길어지면 폐암 위험 높아져

텔로미어의 길이가 짧아져 세포가 죽는다는 것은 반대로 텔로미어의 길이가 길어질수록 세포복제가 계속 이어지고 세포가 오래 산다는 것을 의미한다고 생각할 수도 있다. 하지만 텔로미어의 길이가 길어도 건강에는 좋지 않다.
지난 7월 학술지 ‘인간 분자 유전학’(Human Molecular Genetics)을 통해 브랜든 L. 피어스(Brandon L. Pierce) 시카고 대학교(The University of Chicago, USA) 교수를 비롯한 연구팀은 텔로미어의 길이가 길수록 폐암의 위험이 높아진다고 밝혔다. (원문링크)
연구팀은 건강한 사람 6만여 명과 암 환자 5만여 명의 유전자를 분석했고, 앞서 소개한 연구처럼 텔로미어의 길이와 암 사이의 연관성을 찾았다. 그 결과, 텔로미어의 길이가 1천개 염기쌍(base pair) 길어질 때마다 가장 흔한 폐암인 폐선암의 위험이 2배 이상 높아졌다.
텔로미어의 길이가 길어진 것이 왜 암을 더 많이 발생시킨 것일까. 이는 텔로미어가 길수록 더 많은 세포분열이 일어나게 되고, 세포의 수명이 길어지면서 발암성 유전자 변이의 기회가 높아졌기 때문인 것으로 해석할 수 있다.
지금까지 선행된 연구에서 텔로미어는 짧을수록 건강에 좋지 않다는 사실이 밝혀졌고, 이것이 정설로 받아들여지고 있었다. 하지만 일부 암의 경우에는 꼭 그렇지만은 않다. 이번 연구의 경우, 폐암에서는 관련성이 높게 나타났지만 유방암이나 난소암, 전립선암 등 다른 암에서는 연관성이 거의 나타나지 않았기 때문이다.
사실 텔로미어의 길이는 연령이나 암의 진행 정도, 생활습관 등 여러 변수에 의해 크게 차이날 수 있다. 텔로미어의 길이가 직접적으로 암과 연관이 있는지는 연구하기가 쉽지 않은 이유이다. 텔로미어의 길이가 짧아도, 길어도 암과 관련이 있는 것은 바로 이러한 특징 때문이다.

이슬기 객원기자다른 기사 보기justice0527@hanmail.net