프로테오믹 분석을 통해 13개 인간 장기의 노화 경로 밝혀

중국 과학 아카데미가 이끄는 국제 연구팀은 13개 장기를 기반으로 인간 노화에 대한 프로테오믹스 아틀라스를 만들어 조직별 생물학적 시계, 전사체-프로테옴 부정렬, 전신적 쇠퇴를 가속화할 수 있는 분비 단백질을 식별했습니다.

배경: 왜 이것이 중요한가요?

장기 노화는 만성 질환에 대한 취약성의 핵심 요인입니다. 이전에는 혈장 단백질과 DNA 메틸화에 초점을 맞추었지만, 장기 전체의 단백질 노화에 대한 체계적인 지도 작성은 이루어지지 않았습니다. 새로운 단백체 지도는 이러한 공백을 메웁니다.

연구자들이 한 일

• 과학자들은 "50년 수명에 걸친 종합적인 인간 프로테옴 프로필은 노화 경로와 특징을 보여준다"( Cell 저널)라는 논문에서 성인의 50년 수명에 걸친 다중 조직 프로테옴 분석을 수행했습니다.
• 14세에서 68세 사이의 76명의 샘플을 분석했습니다. 총 516개의 조직 샘플과 혈장을 포함했습니다.
• 고정밀 질량 분석 프로파일링과 병렬 전사체 분석이 사용되었습니다.

주요 결과

정량적 데이터:

• 심혈관, 소화, 면역, 내분비, 호흡, 피부 및 근골격계의 12,700개 이상의 단백질이 측정되었습니다.
• 특히 대사 활동이 높은 조직에서는 핵 단백질과 미토콘드리아 단백질이 우세했습니다.

RNA와 단백질 간의 연결 중단:

• 모든 장기에서 mRNA와 단백질 수치 사이의 상관관계는 나이가 들면서 감소하는 것으로 나타났으며, 특히 비장, 림프절, 근육에서 감소하는 경향이 나타났습니다.
• 합성, 접힘, 활용을 담당하는 단백질도 감소했습니다: 리보솜 서브유닛, 샤페론 등

노화의 단백질 3요소:

• 아밀로이드 단백질(SAA1, SAA2), 면역글로불린 및 보체 인자의 축적이 감지되었습니다.
• 저자들은 염증을 유발하는 아밀로이드-면역글로불린-보체 축을 설명하고 세포 내 단백질 품질 관리의 붕괴와 이것이 전신적 문제와 관련이 있음을 지적했습니다.

생물학적 시계와 장기별 노화

• 다양한 조직의 생물학적 연령을 추정하기 위해 단백체 시계가 구축되었습니다(탄성 네트워크 회귀를 사용).
• 예측 정확도: 스피어만 계수는 0.74~0.95입니다.
• TIMP3(금속단백분해효소 억제제) - 9개의 장기 특정 모델에 포함되었습니다.
• 가장 두드러지는 변화는 대동맥에서 나타나며, 특히 45세에서 55세 사이에 나타납니다.

분비 단백질과 기관 간 상호작용

• 전신 수준에서 노화를 촉진하는 단백질이 발견되었습니다.
• SASP(노화 분비 표현형)와 관련된 케모카인인 CXCL12는 9개 조직에서 상향 조절되었습니다.
• 대동맥, 비장, 부신은 나이가 들면서 주요 장기 간 의사소통의 원천으로 등장했습니다.

"세노합"은 노화 신호의 원천입니다.

• 노화 세포와 관련된 24개의 혈장 리간드-수용체 쌍이 확인되었습니다.
• 대동맥은 "세노허브(senohub)"라고 불립니다. 즉, 기관 간 노화를 시작하는 중심 노드입니다.

개시 분자의 예

• GAS6(TAM 수용체 리간드):

• 나이가 들면서 혈장과 대동맥에 축적됩니다.
• 내피세포와 평활근세포의 노화, 염증, 혈관신생 장애를 유발합니다.
• GAS6를 주입한 쥐는 혈관 염증, 신체 활동 감소, 조직 변성을 보였다.

• GPNMB:

• 또한 노화, 염증, 세포 이동 감소, 혈관신생 능력 저하 등의 지표가 나타났습니다.
• 쥐의 경우, 운동 기능이 악화되고 혈관 염증이 증가했습니다.

추가 관찰

• 일반적인 후성유전학적 불안정성
• 미토콘드리아 기능의 조정된 감소
• 단백질 복합체의 리모델링
• 노화의 초기 신호는 부신에서 나옵니다.

결론

이 연구는 혈관 조직이 노화의 센서이자 전달체 역할을 하며, 분비 단백질(GAS6, GPNMB 등)이 기관 간 노화의 분자적 작용체 역할을 한다는 것을 보여줍니다.

그 결과 생성된 노화의 프로테오믹 아틀라스는 생물학적 연령의 진단, 연령 관련 질병의 예방 및 치료에 새로운 접근 방식을 제공할 수 있는 자료가 될 수 있습니다.