세포 속 영양소의 양에 따라 손상된 DNA 수리 달라진다
일반적으로 세포는 자신의 유전물질에 손상이 생기면 자체적으로 수리를 할 수가 있다. 유감스러운 점은 DNA 수리가 완전하지 않아서 때로는 손상된 DNA가 새롭게 만들어지는 세포에 전해지는 점이다. 하이델베르크 대학의 분자 생물학 센터(ZMBH)의 연구진은 최근에 이스트 세포 속의 영양소의 양이 DNA 감시에 영향을 미치고 DNA의 질에 영향을 미칠 수 있는 것을 발견했다. 이 연구진의 책임자인 브라이언 루크 박사에 의하면 이는 암 치료를 개선하는 새로운 전략을 만들어낼 가능성이 있다고 한다.

세포는 DNA의 형태로 유전물질을 품고 있고 그 속에 세포가 기능하는 데 필요한 모든 정보가 들어있다. 세포가 분열할 때마다 이 정보가 정확하게 복제가 되어야 새로 만들어지는 세포가 완벽한 복제품이 되어 제대로 작용할 수가 있다.

손상된 DNA를 물려주는 것은 억제되어야만 한다. 변형된 DNA를 인식해서 딸세포에게 전해지는 것을 막기 위해서 세포는 감시 메커니즘 즉 검문소를 개발했다. 검문소는 세포가 분열하는 것을 중단시키고 따라서 세포가 손상된 유전물질을 수리하는 시간을 더 많이 갖도록 해준다. 그러나 어떤 경우에는 검문소가 작동이 되는데도 불구하고 DNA가 효과적으로 수리될 수가 없다. 만약 DNA 손상이 아주 긴 시간동안 지속되면 결국 세포는 DNA가 수리되는 것을 기다리지 않고 검문소를 폐쇄할 수가 있다.

이런 과정은 일종의 적응으로 세포가 마침내 다시 성장할 수 있게 되기 때문에 처음에는 세포에게 유리해 보인다. 그러나 수리되지 않은 DNA가 암과 같은 질병으로 발전할 수가 있어서 전체적인 유기체에게 있어서는 이런 적응은 흔히 위험하다고 루크 박사는 설명했다.

루크 박사 연구진의 일원으로 분자 생물학자인 줄리아 클레르문드와 카타리나 벤더는 세포가 검문소를 폐쇄하는 것을 저지해서 수리에 필요한 시간을 늘여주면서 동시에 손상된 DNA가 새로 만들어지는 세포에게 전해지는 것을 막아주는 방법을 발견했다. 연구진은 세포 환경 속에 있는 영양소의 양이 이런 과정에 영향을 미치는 주요 요인을 것을 발견했다. DNA가 손상된 세포가 낮은 수치의 영양소에 노출되면 적응을 하지 않고 그 대신 검문소가 활동해서 완전히 억제된 상태에 머물게 된다. 이런 현상은 물질대사 신호를 억제해서 영양소 고갈, 즉 기아를 흉내 내는 약품인 라파마이신으로 DNA가 손상된 세포를 치료를 했을 때도 관찰되었다.

영양소가 적으면 세포가 분열 하지 않고 DNA 수리 기다린다
영양분이 적은 상황에 처한 세포들은 결국 훨씬 더 생명력이 있게 되는데 이는 세포가 분열을 시작하기 전에 손상된 DNA가 수리되기를 기다리기 때문에 그런 것인 듯하다고 클레르문드는 설명했다. 우리는 영양소가 많은 것이 세포가 성장하고 증식하는 것을 촉진하고, DNA가 손상된 경우에는 그렇게 하지 말아야 하는데도 불구하고 그렇게 하도록 하는 것으로 믿고 있다. 영양소가 적은 상황이 DNA가 완전히 수리되었을 때에만 분열을 하는 모험을 세포가 택할 수 있도록 해줄 가능성이 있다고 루크 박사는 부언 설명했다.

이들 연구진에 의하면 미국의 연구가 최근에 영양소 기아나 라파마이신 치료가 세포 수명을 연장할 수 있고 일부 항암 화학요법의 효과를 개선하는 것을 입증했다고 한다. 브라이언 루크는 이번 연구가 어떻게 그런 효과가 나타는지에 대한 중요한 세부 사항을 제공하고 추가적인 성과를 낼 수 있는 단서를 제공해주고 있는 것으로 믿고 있다.

세포에 영양소가 많으면 돌연변이가 더 잘 일어나고 영양소가 부족하면 돌연변이가 생길 가능성이 줄어든다는 연구결과는 매우 흥미롭다.

출처: J. Klermund et al., "High Nutrient Levels and TORC1 Activity Reduce Cell Viability following Prolonged Telomere Dysfunction and Cell Cycle Arrest" Cell Rep. 2014 Oct 9;9(1):324-35.