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5 마리의 동물을 대상으로 한 노화 연구 쇠퇴를 되돌리는 방법을 제안

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중요한 세포 경로에서 과속 방지턱을 부드럽게 하는 것은 노화와 관련이 있는 것 같습니다.

NEWS, 12 April 2023

Ageing studies in five animals suggest how to reverse decline

Smoothing the speed bumps in an important cellular pathway seems to be implicated in ageing.

https://www.nature.com/articles/d41586-023-01040-x

RNA polymerase (blue) unwinds DNA (violet), using it as a template to produce a strand of messenger RNA (red). In aged cells, this process accelerates.Credit: selvanegra/Getty

4월 12일 네이처 (Nature)에 발표된 연구에 따르면 노화는 인간, 초파리, 쥐, 생쥐, 벌레 등 5가지 매우 다른 생명체에서 같은 방식으로 세포 과정에 영향을 미치는 것으로 보입니다. 이 연구 결과는 노화를 유발하는 원인을 설명하고 이를 되돌리는 방법에 대한 제안을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다.

호주 UNSW 시드니의 생화학자인 Lindsay Wu는 “이것은 우리가 어떻게 그리고 왜 노화하는지 이해하는 근본적이고 새로운 영역을 열어줍니다.”라고 말합니다.

동물이 나이를 먹으면 세포 내부의 다양한 분자 과정의 신뢰성이 떨어집니다. 유전자 돌연변이가 더 자주 발생하고 염색체 끝이 끊어져 짧아집니다. 많은 연구에서 노화가 유전자 발현에 미치는 영향을 조사했지만, 전사(유전 정보가 청사진 DNA 가닥에서 RNA 분자로 복사되는 과정)에 미치는 영향을 조사한 연구는 거의 없었습니다.

 

부주의한 복사

이를 알아보기 위해 Beyer와 그의 동료들은 서로 다른 성인 나이에서 선충류, 초파리, 생쥐, 쥐, 인간 등 5가지 유기체의 게놈 차원의 전사 변화를 분석했습니다. 연구자들은 노화가 전사를 유도하는 효소인 RNA 중합 효소 II(Pol II)가 RNA 사본을 만들 때 DNA 가닥을 따라 움직이는 속도를 어떻게 변화시켰는지 측정했습니다. 그들은 평균적으로 Pol II가 나이가 들면서 더 빨라지지만 다섯 그룹 모두에서 덜 정확하고 오류가 발생하기 쉽다는 것을 발견했습니다. “우리는 판독과 참조 게놈 사이에 더 많은 불일치를 보았습니다.”라고 Beyer는 말합니다.

이전 연구에서는 식단을 제한하고 인슐린 신호를 억제하면 많은 동물에서 노화를 지연시키고 수명을 연장할 수 있다는 사실이 밝혀졌기 때문에 연구자들은 이러한 조치가 Pol II의 속도에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다. 인슐린 신호 유전자에 돌연변이를 일으키는 벌레, 생쥐, 초파리에서 Pol II는 더 느린 속도로 움직였습니다. 효소는 또한 저열량 식이요법을 한 쥐에서 더 느리게 이동했습니다.

그러나 궁극적인 질문은 Pol II 속도의 변화가 수명에 영향을 미치는지 여부였습니다. Beyer와 그의 팀은 Pol II를 늦추는 돌연변이를 지닌 초파리와 벌레의 생존을 추적했습니다. 이 동물들은 돌연변이가 없는 동물들보다 10%에서 20% 더 오래 살았습니다. 연구자들이 벌레의 돌연변이를 되돌리기 위해 유전자 편집을 사용했을 때 동물의 수명이 단축되었습니다. Beyer는 “그것은 정말 인과 관계를 확립했습니다.”라고 말합니다.

 

속도를 높이다

연구원들은 Pol II의 가속이 DNA가 세포 내부에 채워지는 방식의 구조적 변화로 설명될 수 있는지 궁금해했습니다. 그들이 차지하는 공간을 최소화하기 위해 유전 정보의 방대한 실은 뉴클레오솜이라는 묶음으로 히스톤이라는 단백질 주위에 단단히 감겨 있습니다. 연구원들은 인간 폐 세포와 제대 정맥 세포를 분석하여 노화된 세포에는 더 적은 뉴클레오솜이 포함되어 있어 Pol II가 더 빨리 이동할 수 있는 경로를 원활하게 한다는 것을 발견했습니다. 팀이 세포에서 히스톤의 발현을 증가시켰을 때 Pol II는 더 느린 속도로 움직였습니다. 초파리에서 히스톤 수치가 높아지면 수명이 늘어나는 것 같았습니다.

영국 글래스고 대학교에서 포유류의 노화를 연구하는 콜린 셀먼(Colin Selman)은 이 연구는 먼 관련 종에 걸쳐 노화 메커니즘이 어떻게 일관성이 있는지를 보여주는 “정말 흥미로운 작업”이라고 말했습니다. 또한, Pol II가 노화 과정을 늦추는 약물의 표적이 될 방법을 탐색할 수 있는 문을 열어줍니다. Pol II의 전사 과정에 대한 변화는 다양한 유형의 암을 포함한 많은 질병에 연루되어 있으며 Pol II와 이를 촉진하는 분자를 표적으로 하는 다양한 약물이 개발되었습니다. “노화에 미치는 영향을 조사하기 위해 이러한 약물 중 일부를 효과적으로 용도 변경할 기회가 있을 수 있습니다.”라고 Selman은 말합니다.

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01040-x

References

Debès, C. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-023-05922-y (2023).

Ageing-associated changes in transcriptional elongation influence longevity

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05922-y

건강, 과학, 생물, 의학

T 세포 수용체를 암호화하는 유전자는 사람과 집단에 따라 크게 다르다는 연구 결과가 있습니다.

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Genes encoding T cell receptors vary greatly between persons and populations, study reveals

https://www.news-medical.net/news/20230216/Genes-encoding-T-cell-receptors-vary-greatly-between-persons-and-populations-study-reveals.aspx

의 간단 번역입니다.

 

Reviewed by Emily Henderson, B.Sc.Feb 16 2023

 

Karolinska Institutet의 연구원은 우리의 T 세포 수용체를 암호화하는 유전자가 사람과 인구에 따라 크게 다르다는 것을 발견했으며, 이는 우리가 예를 들어 감염에 다르게 반응하는 이유를 설명할 수 있습니다. 면역 저널에 발표된 이 연구 결과는 또한 일부 유전자 변이가 네안데르탈인에게서 유전된다는 것을 보여줍니다.

 

면역 체계의 일부인 T 세포는 감염과 암에 대한 보호의 핵심입니다. TCR의 도움으로 세포는 외부 침입자와 종양 세포를 인식합니다.

 

“인간 TCR 유전자가 얼마나 가변적인지는 이전에 알려지지 않았습니다.”라고 Karolinska Institutet의 미생물학, 종양 및 세포 생물학과 교수이자 연구의 수석 저자인 Gunilla Karlsson Hedestam은 말합니다.

 

연구진은 혈액 샘플의 딥 시퀀싱을 사용하여 사하라 사막 이남의 아프리카, 동아시아, 남아시아 및 유럽에서 유래 한 45명의 TCR 유전자를 조사했습니다. 연구자들은 이 유전자가 다른 사람과 인구 집단에 따라 크게 다르다는 것을 보여주었습니다. 결과는 1000 게놈 프로젝트에서 수천 건의 추가 사례를 분석하여 확인되었습니다.

 

우리는 일란성 쌍둥이를 제외한 모든 개인이 고유한 TCR 유전자 변이체 세트를 가지고 있음을 발견했습니다. 이러한 차이는 우리가 인구 수준에서 관찰하는 감염 및 백신에 대한 광범위한 반응의 기초가 되는 가능한 메커니즘을 보여줍니다.”

 

Martin Corcoran, 연구의 첫 번째 저자

 

“우리는 175개의 새로운 유전자 변이를 발견했으며, 이는 알려진 TCR 유전자 변이의 수를 두 배로 늘렸습니다. 예상치 못한 놀라운 발견은 특정 유전자 변이가 네안데르탈인에서 유래했으며 이 중 하나가 유럽과 아시아의 현대인에서 최대 20%에 존재한다는 것입니다.”

 

Gunilla Karlsson Hedestam은 전체 게놈 시퀀싱에 사용되는 표준 방법으로는 이러한 유전자의 변이를 감지할 수 없지만 B 세포 및 T 세포 수용체 유전자를 매우 정확하게 정의할 수 있는 특수 심층 시퀀싱 방법 및 분석 소프트웨어의 개발로 이제 가능하다고 설명합니다.

 

“이 유전자는 우리 게놈에서 가장 가변적인 유전자 중 하나이기 때문에 결과는 또한 우리의 면역 체계가 역사의 과정에서 어떻게 발전했는지에 대한 새로운 정보를 제공한다고 Martin Corcoran은 말합니다. 우리는 특히 네안데르탈인의 조상으로부터 물려받은 TCR 변이체의 기능을 밝히는 데 관심이 있습니다. 현대 인간에서 이러한 변이의 빈도는 우리 생물학에서 유리한 기능을 시사하며 우리는 이것을 이해하기를 열망하고 있습니다”라고 Martin Corcoran은 덧붙입니다.

 

연구자들이 현재 발표하는 연구 결과와 새로운 TCR 유전자 데이터베이스는 미래의 새로운 치료법 개발에 매우 중요 할 수 있습니다.

 

“인간 유전학을 이해하는 것은 표적 치료법 개발의 기본입니다. 이 연구에 설명된 방법은 T 세포가 여러 유망한 형태의 면역 요법의 중심인 암 분야에서 새로운 기회를 제공합니다.”라고 Gunilla Karlsson Hedestam은 말합니다.

 

결과는 또한 다른 연구 분야에 빛을 비출 수 있습니다.

 

“이 발견은 정밀 의학을 포함한 다양한 의학 분야에서 새로운 진단 및 치료법의 개발로 이어질 수 있습니다”라고 Gunilla Karlsson Hedestam은 말합니다.

 

연구의 다음 단계는 무엇입니까?

 

“우리는 현재 새로 발견된 여러 유전자 변이의 기능적 중요성과 이 변이가 우리의 T 세포 반응에 어떤 영향을 미치는지 조사하고 있습니다. 우리는 또한 전염병, 암 및 자가 면역 질환과 같은 T 세포와 관련된 것으로 알려진 질병에서 TCR 유전자 변이의 역할을 조사하기 위해 대규모 개인 그룹을 대상으로 한 확장 연구를 계획하고 있습니다.”라고 Gunilla Karlsson Hedestam은 말합니다.

Source:

Karolinska Institutet

Journal reference:

Corcoran, M., et al. (2023) Archaic humans have contributed to large-scale variation in modern human T cell receptor genes. Immunity. doi.org/10.1016/j.immuni.2023.01.026.