워싱턴 대학교 의과대학 연구진의 예쁜꼬마선충 (C.elegans)에 대한 실험은 빛 에너지를 활용하여 미토콘드리아 세포막을 재생시키는 것이 노화를 늦추는 것으로 나타났다.

노화에 대한 연구의 일환으로 팀은 미토콘드리아 활동을 직접 조절하는 방법을 배우는 데 관심이 있다. 살아있는 세포 내부의 에너지 센터를 미토콘드리아라고 한다. 수많은 필수 역할 중에서 방출에 따라 세포 호흡과 에너지 생산에 필수적이다.

평균 수명이 2~3주에 불과한 회충은 노화 연구에 자주 사용된다. 이는 일반적으로 연구 결과를 신속하게 받을 수 있음을 의미한다. 연구원들은 회충 노화가 미토콘드리아 기능 장애에 의해 어떻게 영향을 받는지, 그리고 이러한 감소의 일부가 중단되거나 역전될 수 있는지에 대해 더 알고자 했다.

이 연구의 주 저자인 Brandon J. Berry는 워싱턴 대학교 의과대학 Matt Kaeberlein 교수 연구실의 박사후 연구원이다. 독일 Dummerstorf에 있는 농장 동물 생물학 연구소의 후생유전학, 신진대사 및 장수 그룹 회원인 Shahaf Peleg와 뉴욕에 있는 로체스터 대학교 메디컬 센터의 연구원인 Andrew P. Wojtovich는 선배이자 해당 연구의 교신저자이다.

성인 자웅동체 C. elegans 벌레.

왜 미토콘드리아의 막인가?

이중막이 각 미토콘드리아를 둘러싸고 있다. 내부 레이어에는 아코디언 스타일의 주름이 있다. 전압 전위(내막을 가로질러 하전 된 입자를 전달하는 능력)의 연령 관련 감소는 다른 사람들의 초기 모델링 연구에서 언급되었다.

에너지 분자의 합성, 면역 신호 및 유전 조절과 같은 이러한 세포 소기관의 수많은 필수 기능은 미토콘드리아 막 전위에 의해 구동된다.

“감소된 미토콘드리아 막 전위는 노화의 복잡한 기능 장애에 대한 매력적인 설명이다. 그러나 미토콘드리아 전압 전위의 감소가 세포 노화의 원인인지 결과인지는 불분명하다”고 12월 30일 Nature Aging에 발표된 연구에서 연구원들이 말했다.

인과 관계를 확인하는 애매한 목표를 달성하기 위해 연구자들은 빛을 사용하여 세포 내부의 생물학적 과정을 정밀하게 조작하는 기술인 광유전학을 사용했다. 광활성 양성자 펌프를 사용하여 그들은 성인 회충의 세포에서 미토콘드리아 막 전위를 특별히 증가시킬 수 있었다. 이 도구는 "미토콘드리아-ON"이라고 불렸다.

역노화

과학자들의 세 가지 다른 회충 변종은 광유전학 방법에 의해 역전된 몇 가지 연령 관련 노화 지표를 경험했으며, 이는 또한 치료되지 않은 벌레에 비해 치료된 벌레의 수명을 재현 가능하게 증가시켰다.

"성인기에 미토콘드리아 막을 실험적으로 증가시키기 위해 빛의 에너지를 활용하는 것만으로도 노화 속도를 늦추기에 충분하다는 것을 보여줄 수 있었다."고 연구원들은 보고했다.

연구원에 따르면 이러한 발견은 회충의 생리적 쇠퇴를 방지하기 위해 미토콘드리아 전위의 연령 관련 감소를 직접 역전시키는 것이 가능할 수 있음을 나타내는 경향이 있다.