미국 버클리캘리포니아대(UC 버클리) 연구팀은 약 2만 개의 인간 유전자가 어떻게 발현되는지에 대한 유전학, 노화, 환경의 상대적 영향에 대한 연구를 발표했다. 연구팀은 나이가 들수록 많은 유전자의 발현 프로파일에 영향을 미치는 원인으로 노화와 환경이 유전적 변이보다 훨씬 더 중요하다는 것을 발견했다. 유전자가 발현되는 수준, 즉 활동을 강화하거나 감소하는 레벨은 호르몬 수준과 신진대사부터 몸을 고치는 효소를 움직이는 일까지 모든 것을 결정한다.
UC 버클리 피터 수드먼트 교수(통합 생물학)는 “인간 유전학에서는 유전적 변이에 의해 유전자가 어떻게 켜지고 꺼지는지 이해하기 위해 엄청난 양의 연구가 이루어져 왔다”면서 “우리 프로젝트는 ‘유전자 발현이 나이에 의해 어떻게 영향을 받는가’라는 질문을 던졌고 이를 통해 발견한 첫 번째 결과는 나이가 들수록 유전학은 덜 중요하다는 것”이라고 말했다.
우리의 개별적 유전자 구성은 나이가 젊을 때 유전자 발현을 예측하는 데 도움이 될 수 있다. 하지만 나이가 더 들었을 때(이 연구에서는 55세 이상) 어떤 유전자가 증가하거나 감소하는지 예측하는 데 덜 유용하다는 뜻이다. 예를 들어 일란성 쌍둥이는 같은 유전자 집합을 가지고 있지만, 나이가 들면서 유전자 발현 프로파일이 달라진다. 이는 쌍둥이가 서로 다르게 나이를 먹을 수 있다는 것을 의미한다.
수드먼트 교수는 이번 연구결과는 노화의 질병과 인간의 유전적 변이를 연관짓기 위한 노력에 시사하는 바가 있다고 덧붙였다. 가령, 약물적 목표를 추구할 때 유전자 발현에 영향을 미치는 유전자 변형에 초점을 덜 맞춰야 할 것이다.
그는 “거의 모든 인간에게 가장 흔한 질병은 노화의 질병”이라며 “알츠하이머, 암, 심장병, 당뇨병 등 모든 질병들은 나이가 들수록 유병률이 증가한다”고 말했다. 이러한 질병에 걸리기 쉬운 유전적 변이를 알아내는 데 막대한 공공 자원이 투입됐다. 이번 연구는 나이가 들수록 유전자는 유전자의 발현에 그리 중요하지 않다는 점을 보여준다. 따라서 노화로 인한 질병의 원인을 찾고자 할 때 이를 염두에 둘 필요가 있다는 주장이다.
이러한 결과는 메다와르의 가설과 일치한다. 우리가 어렸을 때 발현되는 유전자는 인간 번식을 위한 생존에 매우 중요하기 때문에 진화에 의해 더 제약을 받는다. 반면 생식 연령에 도달한 뒤 발현되는 유전자는 진화적 압력을 덜 받는다. 따라서, 나중에 유전자가 어떻게 발현되는지에 대해서도 훨씬 더 많은 변화를 기대할 수 있다.
수드먼트 교수는 “우리는 모두 다른 방식으로 늙어간다”고 말했다. 젊은 사람들은 유전자 발현 패턴 면에서 서로 더 비슷하지만 나이든 사람들은 더 멀리 떨어져 있다. 시간의 흐름에 따라 유전자 발현 패턴이 점점 더 불규칙해지는 것과 같다.
수드먼트 교수는 “이 연구는 다양한 인체조직과 개인에게 있어서 노화와 유전자 발현을 살펴본 최초의 연구”라고 말했다. 연구팀은 거의 1000명의 사람들로부터 채취된 27개 조직을 바탕으로 유전학과 노화의 상대적 역할을 평가하기 위한 통계 모델을 만들었다. 그 결과 노화의 영향은 각 조직들 사이에서 20배 이상으로 매우 다양하다는 것을 발견했다.
그는 “몸의 모든 조직에서 유전학은 같은 양으로 중요하다”면서 “하지만 노화는 각 조직마다 크게 다르다”고 말했다. 혈액, 대장, 동맥, 식도, 지방 조직의 경우 유전자 발현 패턴을 유도하는 데 나이가 유전자보다 훨씬 더 강한 역할을 한다는 설명이다. 이 5가지 조직은 가장 많은 암을 만들어 내는 조직이다. 이들 조직이 스스로를 대체할 때마다 질병을 일으킬 수 있는 유전자 변이를 일으킬 위험이 있다.
한편, 연구팀은 나이와 유전자와 관련된 문제를 제외한 모든 것, 즉 우리가 숨쉬는 공기, 마시는 물, 먹는 음식, 그리고 신체적 운동 수준의 영향도 간접적으로 나타난다고 설명했다. 나이가 들면서 유전자 발현 변화의 최대 3분의 1은 환경이 차지한다는 설명이다. 연구는 ‘네이처 커뮤니케이션’에 발표했다. 원제는 ‘Tissue-specific impacts of aging and genetics on gene expression patterns in humans’.
