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안녕하세요. 텔로머라제의 모든 것을 알려드리는 텔로머라제 홍보대사입니다.
텔로미어란?
염색체 끝 부분에 붙어있는 반복 염기서열로,
염색체의 손상을 막아주는 역할을 함
텔로머라제란?
텔로미어가 손상되면 복구, 생성해주는 효소
노화를 방지하는 효소
이번 포스트에서는 고령의 어르신들, 심지어 젊은 사람들도 걸릴 수 있는 '퇴행성 관절염'이 무엇인지에 대해 알아보겠습니다. 그리고 퇴행성 관절염을 앓고 계신 분들에게 도움이 될 수 있는, 퇴행성 관절염 치료 신약 후보물질에 대한 논문을 소개드리겠습니다.
● 퇴행성 관절염 정의
'퇴행성 관절염'은 관절을 보호하고 있는 연골의 점진적인 손상이나 퇴행성 변화로, 뼈와 인대 등에 손상이 일어나 염증과 통증이 생기는 질환입니다. 관절 관련 염증 질환 중 가장 많은 빈도로 나타나는 질병이라고 하는데요.
보통 퇴행성 관절염의 가장 많은 원인은 나이가 듦에 따라 관절을 오래 쓴 결과라고 합니다. 혹은 비만이나 심한 운동으로 관절에 무리를 많이 준 경우에도 나타날 수 있다고 하는데요. 그래서 젊은 나이에도 퇴행성 관절염이 올 수 있는 것이죠.
퇴행성 관절염 초기에는 관절을 심하게 쓸 때만 아프지만, 점점 시기가 지나면서 계단을 오르내릴 때도 불편함을 느낀다고 합니다. 더 심해지면 밤에도 아파서 잠을 못이루고, 결국에는 걸을 수 없다고 하는데요.
이 때문에 퇴행성 관절염을 겪는 환자들은 약물치료를 하거나 아주 심한경우 인공관절 성형술을 시행한다고 합니다. 하지만 약물치료의 경우 위장관 부작용이나 심혈관계 부작용을 동반할 수 있고, 인공관절의 경우 비용이 비싸다는 단점이 있습니다.
이 때문에, 부작용이 덜하면서도 퇴행성 관절염 치료에 효과가 좋은 물질을 찾기 위해 많은 연구진들이 실험을 진행하고 있습니다. 최근 퇴행성 관절염의 원인으로 짧은 '텔로미어' 길이가 관여한다는 연구결과가 발표되었는데요. 지금부터 이에 대해 설명드리겠습니다.
● 텔로미어(Telomere)
우선 논문 내용을 이해하는데 필요한 배경지식부터 알려드리겠습니다. 짧은 텔로미어 길이가 퇴행성 관절염의 원인이 될 수 있다고 앞에 언급드렸는데요. 그렇다면 '텔로미어(Telomere)' 라는 것이 무엇인지부터 설명드리겠습니다.
텔로미어는 DNA 양쪽 끝에 붙어있는 구조로, DNA가 손상되고 짧아지는 것을 방지하는 역할을 합니다. 우리는 생명을 유지하기 위해 살면서 세포분열을 계속해서 진행하는데요. 세포분열이 진행될 때마다 DNA 끝부분, 즉 텔로미어는 손상되며 점점 짧아집니다. 계속 짧아지다가 세포가 더 이상 분열할 수 없을정도로 짧아지면, 세포분열을 더 이상 진행하지 못하고 노화가 시작되는 것이죠.
즉 텔로미어 길이는 우리 몸의 건강 지표라고 할 수 있습니다. 여기까지 이해하셨으면 논문을 이해하는데 어려움이 없을 것 같으니 논문 내용을 설명드리겠습니다.
● 짧은 텔로미어 길이 -> 퇴행성 관절염 유발!?
이 논문에서는 사람들의 텔로미어 길이를 측정한 여러 실험들의 결과를 나열하고 있습니다.
Price et al.(2002) 실험에서는 15명의 hip 퇴행성관절염 환자, 30명의 무릎 퇴행성 관절염 환자, 그리고 11명의 건강한 사람들의 텔로미어 길이를 비교했는데요. 그 결과 퇴행성 관절염 부위 연골세포(chondrocyte)의 텔로미어 길이가 건강한 연골세포의 텔로미어 길이보다 짧다는 결과가 나왔습니다.
Zhai et al.(2006) 실험에서는 160명의 hand 퇴행성 관절염 환자와 926명의 건강한 사람들의 백혈구 텔로미어 길이를 비교했습니다. 이 실험에서 역시 퇴행성 관절염이 있는 환자들의 백혈구 텔로미어 길이가 178bp 짧다는 결과가 나왔는데요. 이는 백혈구의 텔로미어 길이가 퇴행성 관절염의 biomarker가 될 수 있음을 암시합니다.
Sibilel et al.(2012) 실험에서는 무릎 퇴행성 관절염을 갖는 그룹과 건강한 사람들로 구성된 그룹으로 나눠 총 18명의 텔로미어 길이를 측정했습니다. 이 실험에서는 백혈구의 텔로미어 길이를 qPCR 방법으로 측정했는데요. 이 실험에서 역시 앞 실험과 마찬가지로 퇴행성 관절염을 갖는 그룹의 텔로미어 길이가 더 짧다는 결과가 나왔다고 합니다.
앞의 실험들은 표본이 매우 적다는 한계가 있지만, 텔로미어 길이와 퇴행성 관절염의 연관성을 보여준 실험이라는 점에서 의의가 있다고 할 수 있습니다.
텔로미어 길이가 짧아지는 것이 퇴행성 관절염을 유발하는 것이라면, 텔로미어 길이 축소를 방지하는 것이 퇴행성 관절염 치료에 도움이 되지 않을까요? 놀랍게도, 텔로미어 길이를 유지시켜주는 효소가 우리 몸 속에 존재합니다. 바로 '텔로머라제(Telomerase)'입니다.
● 텔로머라제(Telomerase)
'텔로머라제(Telomerase)'는 텔로미어 길이를 유지시켜주는, 우리 몸 속에 있는 효소입니다. 하지만 대부분의 체세포에서는 발현이 되지 않고 줄기세포, 배아세포 등 에서만 발현한다고 하는데요. 그렇다면 텔로머라제는 어떤 기전으로 텔로미어 길이를 유지시켜 주는 것 일까요?
텔로머라제는 RNA와 catalytic subunit(쉽게 말하면 효소부위)로 이뤄져있습니다. 여기서 텔로머라제를 이루는 RNA를 TERC라고 하며, 효소부위를 TERT라고 하는데요. TERT는 Telomerase reverse transcriptase의 약자로, 텔로머라제 역전사효소를 뜻합니다.
텔로머라제 역전사효소의 기전에 대해 이전에 자세히 다룬 포스트가 있으니, 맨 밑에 링크 달아두겠습니다. 여기서는 간단하게만 설명드리겠습니다.
텔로머레이즈는 텔로미어 염기 서열과 상보결합을 갖는 RNA template를 가지고 있어, 텔로미어의 길이를 길게 해줍니다. 여기서 염기상보결합이란, A(Adenine)는 T(Thymine)과 결합하고, G(Guanine)는 C(Cytosine)와 결합하는 것을 말합니다.(A-T, G-C 결합)
만일 텔로머라제 효소의 활성화정도가 높으면 텔로미어의 길이는 거의 짧아지지 않고, 활성화정도가 낮으면 텔로미어의 손상이 보호되지 않아 텔로미어의 길이가 빠르게 짧아집니다. 즉, 노화가 빠르게 진행됩니다. 그래서 텔로머라제 효소의 활성화 정도는 우리 생명건강에 매우 중요하다고 할 수 있습니다.
● 마무리
텔로미어 길이 감소(Telomere shortening)는 퇴행성 관절염 뿐 아니라 다양한 노화 관련 질환 발병에 관여한다고 합니다. 대표적으로 암, 심혈관 질환, 건망증, 당뇨, 인지 기능 장애, 폐 섬유증 등이 있다고 하는데요.
그렇다면, 텔로미어 길이 감소를 막아주는 텔로머라제가 이러한 병들을 치료해 줄 수 있는 치료제가 될 수 있지 않을까요? 머지않아 퇴행성 관절염을 비롯한 노화 관련 질환을 치료해주는 신약이 나오기를 기대해봅니다.
이번 포스트에서는 텔로미어와 퇴행성 관절염의 관계에 대해 알아보았습니다. 최근 텔로미어 길이를 유지해주는 텔로머라제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다고 하는데요. 앞으로 텔로머라제가 관여하는 다양한 질병들에 대해 꾸준히 포스트 할 예정이니 블로그에 자주 들러 관련 논문 내용들을 많이 알아가셨으면 좋겠습니다.
글 마지막 부분에 관련 논문 보실 수 있게 링크 걸어두었으니 더 관심있으시면 한번 보시는 것을 추천드립니다.
※ 논문 출처
논문 제목 : Kuszel, L., Trzeciak, T., Richter, M., & Czarny-Ratajczak, M. (2014). Osteoarthritis and telomere shortening. Journal of Applied Genetics, 56(2), 169–176. https://doi.org/10.1007/s13353-014-0251-8
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