생화학분자생물학회

Evidence for improved DNA repair in long-lived bowhead whale

유희찬

중앙대학교 약학대학

  생명체는 살아가는 동안 DNA 손상을 경험한다. 노화와 암의 근원이 되는 DNA 손상은 그 복구하는 유전자들이 생명체 안에 존재하며, 이들 유전자는 암억제 유전자(Tumor suppressor gene)으로 알려져 있다. 최근, 북극 바다에서 유전자 손상을 복구하는데 탁월한 생명체가 보고되었다. 바로 200년 이상을 사는 북극고래(Bowhead whale)이다. 미국 로체스터대 연구팀이 최근 Nature에 발표한 연구에 따르면, 북극고래는 인간보다 DNA 복구 효율이 훨씬 높은 세포 구조를 가지고 있으며, 이 덕분에 노화와 암을 모두 늦추는 전략을 취한다.

  연구진은 먼저 고래의 피부세포를 사람, 쥐 등과 비교했다. 놀랍게도, 고래 세포는 인간 세포보다 적은 수의 암 유발 돌연변이(oncogenic hits)만으로도 암세포로 transformation 될 수 있었지만, 인간과 비교하여 돌연변이 발생률 자체가 극히 낮았다. 즉, 암세포로 변할 확률 자체가 낮게 유지되는 셈이었다. 이는 단순히 암 억제 유전자가 많아서가 아니라, 손상된 DNA를 정확히 복구하는 능력이 압도적으로 뛰어나다고 할 수 있다. 특히 연구진은 고래 세포에서 CIRBP (Cold-Inducible RNA-Binding Protein)라는 단백질이 매우 높은 수준으로 발현된다는 사실을 발견했다. 이 단백질은 차가운 환경에서 활성화되어 DNA 이중가닥 절단을 정확하게 수선하는 과정을 돕는 것으로 확인되었다. 실험적으로 인간 세포에 북극고래의 CIRBP를 도입하자, DNA 손상 후 세포 회복 속도가 빨라지고 염색체 불안정성이 줄어들었다. 심지어 초파리에 이 단백질을 발현시키자 수명이 길어지고 방사선 저항성이 증가했다.

  이같이 북극고래는, 방사선 및 약물에 의해 DNA가 손상된 세포를 죽이는 대신, “살려서 고치는 전략”을 가지고 있었다. 세포사멸 대신 강화된 DNA 복구 메커니즘이 이들 고래의 장수 비결일지 모른다. 연구진은 이를 ‘정밀 복구를 통한 장수 전략’으로 표현하며, 암 예방과 노화 완화를 동시에 실현하는 전략이라 될 수 있으리라 제안하였다. 지금까지 노화 억제 전략 중 중요 전략으로서 손상되고 노화된 세포를 제거하는 전략이 필수적으로 고려되었다. 그러나 본 논문에서 북극고래 세포는 정반대의 메커니즘을 보여주었다. 제거하는 대신 손상된 세포를 정확히 복구하여, 긴 생명주기를 유지하는 전략이 그것이었다. 이같은 ‘북극고래 DNA 복구 시스템’의 발견이 노화와 암을 동시에 공략하는 연구 전략의 발판이 되길 기대해본다.

논문출처: Nature 1-9​ (2025) https://doi.org/10.1038/s41586-025-09694-5

저자: Denis Firsanov, Max Zacher, Xiao Tian, Todd L. Sformo, Yang Zhao, Gregory Tombline, J. Yuyang Lu, Zhizhong Zheng, Luigi Perelli, Enrico Gurreri, Li Zhang, Jing Guo, Anatoly Korotkov, Valentin Volobaev, Seyed Ali Biashad, Zhihui Zhang, Johanna Heid, Alexander Y. Maslov, Shixiang Sun, Zhuoer Wu, Jonathan Gigas, Eric C. Hillpot, John C. Martinez, Minseon Lee, Alyssa Williams, Abbey Gilman, Nicholas Hamilton, Ekaterina Strelkova, Ena Haseljic, Avnee Patel, Maggie E. Straight, Nalani Miller, Julia Ablaeva, Lok Ming Tam, Chloé Couderc, Michael R. Hoopmann, Robert L. Moritz, Shingo Fujii, Amandine Pelletier, Dan J. Hayman, Hongrui Liu, Yuxuan Cai, Anthony K. L. Leung, Zhengdong Zhang, C. Bradley Nelson, Lisa M. Abegglen, Joshua D. Schiffman, Vadim N. Gladyshev, Carlo C. Maley, Mauro Modesti, Giannicola Genovese, Mirre J. P. Simons, Jan Vijg, Andrei Seluanov & Vera Gorbunova

그림. 북극고래(Bowhead whale) 및 CIRBP protein​