NAD+ 수치 높이면 기억력 향상 및 치매 유발 유전자 변이 교정 가능성 발견¶
원제목: New Research: Correcting Gene Splicing with NAD+ Boosts Memory
핵심 요약
- NAD+ 수치 증가는 치매를 겪는 벌레의 기억력을 개선하고 수명을 연장하는 효과가 있었음.
- NAD+ 증가는 치매 유발 시 EVA1C 유전자의 대체 스플라이싱을 억제하여 기억력 개선에 기여함을 확인함.
- 알츠하이머 환자에게서 EVA1C 유전자 발현량이 높게 나타나며, 이는 유전자 스플라이싱 오류와 관련 있을 수 있음을 시사함.
상세 내용¶
기억을 저장하기 위해서는 뇌의 복잡한 구조가 정교하게 재배열되어야 합니다. 특정 신경 연결은 강화되고 다른 연결은 약화되면서 기억이 형성되며, 새로운 경험에 의해 업데이트됩니다. 성인이 되어서도 해마와 같은 뇌 영역에서는 새로운 신경세포가 생성됩니다. 이러한 신경생성은 신경생성이라 불리며, 기억 형성에 필수적인 안정화 단백질인 타우에 의해 지지됩니다. 타우의 조절이 비정상적일 경우, 신경생성과 기억 형성에 필요한 튜브 모양의 구조물(미세소관)을 유지하는 데 실패하게 됩니다.
알츠하이머병(AD)에서는 비정상적인 타우 단백질이 뭉쳐 타우 엉킴을 형성합니다. 타우 엉킴은 노화, 특정 유전자 돌연변이, 염증, 손상된 미토콘드리아, 세포 내 불량 구성 요소를 제거하고 재활용하는 자가포식 과정의 손상과 함께 알츠하이머병의 측정 가능한 위험 요소 중 하나입니다. 그러나 가장 간과되기 쉬운 요인 중 하나는 비정상적인 유전자 스플라이싱이 알츠하이머병에 기여한다는 점입니다.
우리 DNA에 코딩된 정보는 신체 내 모든 단백질을 만드는 지침입니다. DNA에서 단백질로 가는 과정은 간단해 보일 수 있습니다: DNA는 메신저 RNA(mRNA) 가닥으로 전사되고, 그 mRNA는 단백질로 번역됩니다. 이를 생물학의 중심 원리라고 합니다. 그러나 실제 생물학은 이 단순한 개념보다 훨씬 복잡합니다. 실제로 이러한 복잡성은 수천 명의 과학자들이 알츠하이머병의 원인을 밝히거나 진행을 효과적으로 늦추는 방법을 알아내는 데 어려움을 겪게 만드는 요인이 됩니다.
모든 유전자는 대체 스플라이싱 과정을 통해 여러 개의 다른 단백질로 만들어질 수 있습니다. 이 과정에서 DNA는 미리 mRNA 가닥으로 직접 전사되며, 이 가닥에는 인트론과 엑손이라는 유전 암호의 부분이 포함됩니다. 일반적으로 단백질을 만들기 전에 인트론은 미리 mRNA에서 제거되고 엑손은 유지됩니다. 그러나 대체 스플라이싱에서는 인트론이 유지되고 엑손이 제거될 수 있습니다. 궁극적으로 단일 유전자에서 어떤 단백질 형태(isoform)가 만들어지는지는 인트론과 엑손의 패턴에 의해 결정됩니다.
MIT 연구진의 2008년 연구에 따르면, 대체 스플라이싱은 인간 유전자의 약 92-94%에 영향을 미치며, 이는 거의 모든 유전자가 여러 단백질 형태로 만들어질 수 있음을 시사합니다. 각 단백질 형태의 기능은 관련이 있거나, 다르거나, 심지어 다른 형태와 반대될 수도 있습니다. 적절히 기능하는 단백질은 세포 건강과 생존에 필수적이므로, 대체 스플라이싱의 오류는 치명적일 수 있습니다. 실제로 알츠하이머병 환자에게서는 스플라이싱 기계의 변화와 비정상적인 미리 mRNA 스플라이싱 사건이 관찰되었으며, 이는 비정상적인 대체 스플라이싱이 알츠하이머병 병리에 기여한다는 것을 시사합니다.
NAD+는 세포 에너지 생산을 매개하는 데 필수적인 작은 분자입니다. 또한 DNA 복구, 미토콘드리아 건강, 스트레스 보호에 관여하는 효소인 시르투인(sirtuin)은 NAD+를 연료로 사용합니다. NAD+ 수치는 노화, 비만, 치매와 같은 특정 조건에서 감소하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 NAD+ 자체는 불안정하기 때문에, 경구 투여를 통해 NAD+ 수치를 회복하려면 니코틴아미드, NR(니코틴아미드 리보사이드) 또는 NMN(니코틴아미드 모노뉴클레오타이드)과 같은 전구체 섭취가 필요합니다. NR과 NMN 모두 치매 동물 모델에서 기억력을 개선하는 것으로 나타났습니다. 그러나 NAD+ 증강이 이러한 모델에서 비정상적인 유전자 스플라이싱에 미치는 영향을 탐구한 연구는 매우 적었습니다.
최근 연구에서 NAD+를 높이는 것이 치매 모델에서 기억력 향상에 기여할 뿐만 아니라, 치매를 유발하는 특정 유전자인 EVA1C의 대체 스플라이싱 오류를 교정할 수 있다는 새로운 사실이 밝혀졌습니다. 이는 NAD+의 역할을 단순한 에너지 공급원을 넘어, 유전자 발현 조절 및 기억력 회복 메커니즘으로 확장하는 중요한 발견입니다. 특히 알츠하이머병 환자에게서 높은 발현량을 보이는 EVA1C 유전자의 비정상적인 스플라이싱이 기억력 저하에 기여할 수 있다는 점은, NAD+ 증강 요법이 알츠하이머병 치료에 새로운 가능성을 제시할 수 있음을 시사합니다.
편집자 노트¶
이번 연구는 NAD+라는 우리 몸에 필수적인 분자가 단순히 에너지 생성에만 기여하는 것이 아니라, 유전자 발현 조절, 특히 기억력 형성에 중요한 역할을 하는 유전자의 '대체 스플라이싱' 과정에까지 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다는 점에서 매우 중요합니다. 특히 알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌 질환에서 나타나는 기억력 저하의 메커니즘 중 하나로 지목되는 유전자 스플라이싱 오류를 NAD+가 바로잡을 수 있다는 가능성은 큰 희망을 줍니다.
일반적으로 우리는 뇌 건강을 위해 꾸준한 운동이나 균형 잡힌 식단을 떠올리기 쉽지만, 이 연구는 우리 몸속 특정 분자의 수치를 조절하는 것만으로도 뇌 기능, 특히 기억력에 직접적인 긍정적 영향을 줄 수 있다는 과학적 근거를 제시합니다. NAD+는 세포 노화와 밀접한 관련이 있는 성분으로, 이를 보충하는 방식은 앞으로 우리가 건강 수명을 늘리는 데 있어 새로운 접근법을 제공할 수 있습니다. 단순히 질병 치료를 넘어, 젊음과 건강한 인지 기능을 유지하는 데까지 그 활용 범위가 넓어질 것으로 기대됩니다.