한림대 의과대학 이재용 연구교수팀, FOXO3a 전사인자, 노화 억제 및 수명 연장 핵심 기전 규명

- FOXO3a 과발현 시 DNA 복구 활성 증가 및 방사선 보호효과 확인

<사진: (왼쪽부터) Goezde Inci 박사, Shende Madhuri Rameshwar 연구원, 이재용 연구교수>

 한림대학교(총장 최양희) 의과대학 세포분화 및 노화연구소 이재용 연구교수팀이 FOXO3a 전사인자가 세포의 DNA 복구 활성을 전반적으로 강화해 방사선 손상에 대한 보호 효과와 수명 연장 효과를 나타낸다는 사실을 규명해내며, 국제학술지 Biogerontology(SCIE, 피인용지수 4.1, JCR 상위 25%)에 연구결과를 발표했다.

 이번 연구는 한림대 Shende Madhuri Rameshwar 연구원, 생화학교실 김성찬 교수, Goezde Inci 박사, 식품영양학과 임순성 교수, ㈜메디언스 박상재 대표, 김병학 연구소장 등과 함께 공동연구를 수행했으며, 연구팀은 테트라사이클린(tetracycline)을 섭취하면 전사인자 FOXO3a를 과발현하는 유전자변형 쥐(mouse)를 제작해, FOXO3a의 기능을 정밀 분석했다.

 그 결과, FOXO3a가 활성산소 제거, 세포사멸(apoptosis) 조절, 줄기세포 활성, 자가포식(autophagy) 등 다양한 생리활성에 관여하며, 노화 과정에서 FOXO3a 발현 감소가 DNA 복구 활성 저하로 이어진다는 사실을 확인했고, 테트라사이클린 프로모터(tetracycline promoter) FOXO3a 유전자를 쥐(mouse) 배아에 주입해, 항생제 테트라사이클린 섭취 시 전신적으로 FOXO3a가 과발현되는 유전자변형 쥐를 확보했다.

 특히 이 모델을 통해 FOXO3a 과발현 시, Non-homologous end joining(비상동 말단 결합), Nucleotide excision repair(뉴클레오티드 절제 복구), Base excision repair(염기 절제 복구), Mismatch repair(불일치 복구), Homologous recombination repair(상동 재조합 복구) 등의 대부분의 DNA 복구 경로가 전사 수준에서 활성화됨을 규명했다.

 연구팀은 해당 쥐에 10 Gy의 강한 감마선(방사선)을 조사한 실험을 통해 FOXO3a의 기능을 평가했으며, 그 결과, FOXO3a를 과발현하지 않은 일반 마우스는 10일 이내 모두 폐사하고 소장의 융모 구조가 파괴되며 세포사(apoptosis)가 일어났으나, FOXO3a 과발현 마우스는 20일 이상 생존하며 장기 구조를 유지하고 세포사가 거의 관찰되지 않았다. 또한, FOXO3a 과발현 마우스는 부작용 없이 평균 수명 및 최대 수명이 30% 이상 연장되어, FOXO3a가 DNA 복구 활성 강화와 수명 연장에 기여함을 확인했다.

 이재용 연구 교수는 “이번 연구를 바탕으로 FOXO3a를 활성화하는 신규 물질을 발굴하고, 이를 치매 및 암 실험동물모델에 투여한 결과 치료 효과가 탁월함을 입증했다.”며, “현재 이 물질은 치료약물 개발 단계에 진입했고, 향후 수명 연장 기전 및 노화 질환 치료 응용 연구를 지속적으로 진행할 예정이다.”고 밝혔다.

 한편, 이번 연구는 한국연구재단 이공계 기본연구사업과 ㈜메디언스 연구비 지원을 통해 수행되었다.