학문
내일도손꼽히는호두과자
세포가 노화되는 과정에서 텔로미어는 어떤 역할을 하나요?
생명과학 책에서 세포가 분열할 때마다 염색체 끝의 텔로미어가 짧아져 노화와 관련이 있다고 읽었습니다. 반대로 암세포는 텔로머레이스로 이 길이를 유지해 계속 분열한다고도 하더라고요. 관련 영상을 몇 개 봤지만 서로 설명이 달라서 더 헷갈려 정확히 알고 싶습니다. 텔로미어가 너무 짧아지면 세포에 어떤 일이 생기는지, 텔로머레이스를 활성화하면 노화를 막을 수 있는지, 그럴 때 암 위험이 왜 문제가 되는지 궁금합니다
4개의 답변이 있어요!
텔로미어가 분열할 때마다 줄어들다가 한계에 다다르면, 세포는 분열을 멈추거나(노화) 스스로 사멸합니다.
그리고 텔로머레이스는 텔로미어의 길이를 유지해 세포가 계속 분열할 수 있게 돕지만, 전신의 텔로머레이스를 활성화해도 노화를 완벽히 막기는 힘듭니다. 왜냐하면 노화는 텔로미어 단축 외에도 DNA 손상이나 미토콘드리아 기능 저하, 염증 등 다양한 원인으로 일어나기 때문입니다.
더 큰 문제는 텔로머레이스 활성화가 암 발생 위험을 엄청나게 높인다는 점입니다. 텔로미어 축소는 본래 손상된 세포가 무한 분열하는 것을 막는 일종의 암 억제 안전장치 역할을 하는데, 이 장치가 풀리면 변이 세포가 암이 되기 쉬워지는 것입니다.
실제 암세포의 약 85~90%가 텔로머레이스를 이용해 불멸성을 얻습니다.
결국 텔로미어 극복의 핵심은 세포 노화를 막는 이점과 암 위험이라는 부작용 사이에서 균형을 잡는 것이죠.
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채택된 답변안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
텔로미어가 임게점 이하로 짧아지면 DNA손상 반응이 일어나서 세포가 분열을 멈추거나 사멸하며, 텔로머라아제로 이를 늦출수는 있지만 비정상 세포까지 계속 분열하게 만들어서 암 발생위험을 높일 수 있기때문에
단순한 노화방지 스위치는 아니라고 할 수 있습니다.
감사합니다.
안녕하세요, 내일도손꼽히는호두과자님. 이중철 전문가입니다.
먼저, 생물/생명 분야와 관련하여 유익한 질문을 주셔서 좋네요. 자, 염색체 끝부분에 있는 텔로미어는 흔히 신발 끈 끝을 감싸고 있는 플라스틱 캡에 비유되곤 합니다. 신발 끈 캡이 닳으면 끈이 풀려버리듯, 세포가 분열할 때마다 텔로미어는 조금씩 짧아지며 결국 유전 정보를 보호하는 기능을 잃게 되거든요. 질문해주신 텔로미어의 단축이 세포에 미치는 영향, 텔로머레이스를 통한 노화 억제 가능성, 그리고 암 발생 위험과의 관계에 대해 과학적 근거를 바탕으로 알기 쉽게 설명해 드리겠습니다.
■ 텔로미어가 한계치 이상으로 짧아질 때 세포에 일어나는 현상
인간의 체세포는 평생 동안 끝없이 분열하는 것이 아니라 평균적으로 50회에서 70회 정도 분열하고 나면 그 과정을 멈추게 됩니다. 이를 과학계에서는 헤이플릭 한계라고 부르는데요. 세포가 분열하여 DNA를 복제할 때마다 구조적인 복제 방식의 한계로 인해 염색체 끝부분인 텔로미어가 완전히 복제되지 못하고 조금씩 잘려 나가게 됩니다. 시간이 흘러 텔로미어가 너무 짧아지면, 세포는 자신의 중요한 유전 정보가 손상될 위험에 처했다고 판단합니다. 이때 세포는 생물학적 방어 기제를 작동시켜 스스로 분열을 영구적으로 중단하는 세포 노화 상태에 빠지거나, 스스로 분해되어 죽음을 맞이하는 세포 사멸의 길을 택하게 됩니다. 즉, 텔로미어가 짧아지는 현상은 세포가 유전적 돌연변이를 일으키기 전에 활동을 정지하라는 일종의 안전 타이머 역할을 하는 것이랍니다.
■ 텔로머레이스 활성화를 통한 노화 방지의 가능성
그렇다면 텔로미어가 짧아지는 것을 막으면 노화를 막을 수 있지 않을까 하는 합리적인 궁금증이 생기실 텐데요. 실제로 우리 몸에는 짧아진 텔로미어를 다시 길게 연장해 주는 텔로머레이스라는 효소가 존재합니다. 정자나 난자를 만드는 생식세포나 우리 몸의 상처를 재생하는 줄기세포에서는 이 효소가 활발하게 작용하여 세포가 늙지 않고 계속 분열할 수 있습니다. 현대 생명과학 연구에 따르면 쥐를 대상으로 한 실험에서 인위적으로 텔로머레이스를 활성화했을 때, 털이 다시 검게 자라고 손상된 장기가 회복되는 등 노화가 억제되거나 심지어 젊어지는 역노화 현상이 관찰되기도 했습니다. 이론적으로 일반 체세포에서도 이 효소를 자유롭게 활성화할 수 있다면 세포의 수명을 획기적으로 늘리고 인간의 노화를 늦출 가능성은 충분히 열려 있답니다.
■ 텔로머레이스 활성화가 암을 유발하는 치명적인 이유
하지만 텔로머레이스를 함부로 활성화하는 데에는 치명적인 부작용이 따르는데, 바로 극심한 암 발생의 위험입니다. 건강한 세포는 앞서 말씀드린 대로 텔로미어가 짧아지면 분열을 멈추어 유전자 돌연변이가 축적되는 것을 막습니다. 하지만 우리 몸에서 매일 생겨나는 불량 세포들, 즉 암세포는 이 방어 시스템을 교묘하게 회피합니다. 통계적으로 전체 암세포의 약 85퍼센트에서 90퍼센트 정도가 꺼져 있던 텔로머레이스 효소를 다시 켜는 돌연변이를 가지고 있습니다. 이 효소 덕분에 암세포는 아무리 분열해도 텔로미어가 짧아지지 않아 영원히 죽지 않고 증식할 수 있는 불멸의 능력을 얻게 됩니다. 따라서 노화를 막기 위해 인위적으로 몸 전체의 텔로머레이스를 활성화하면, 정상 세포뿐만 아니라 이미 유전자가 손상된 위험한 세포들까지 죽지 않고 무한 증식하게 만들어 결과적으로 끔찍한 암을 유발할 확률이 극도로 높아지게 되는 것이랍니다.
정리하자면, 텔로미어는 세포의 분열 횟수를 제한하여 손상된 유전자가 무한히 복제되는 것을 막는 중요한 생명 보호 장치입니다. 텔로머레이스 효소를 이용해 텔로미어의 길이를 길게 유지하면 세포의 노화를 막고 수명을 연장할 수 있는 과학적 가능성은 명확히 존재하지만, 이는 동시에 손상된 세포가 암세포로 변하여 무한 증식하도록 날개를 달아주는 꼴이 되기 때문에 생명과학계의 가장 큰 딜레마로 남아 있습니다. 현재 과학자들은 암을 유발하지 않으면서도 안전하게 세포의 건강과 수명만 연장할 수 있는 정교한 텔로머레이스 통제 기술을 발명하기 위해 치열하게 연구를 이어가고 있답니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
텔로미어가 임계치까지 짧아지면 DNA 손상 반응이 일어나 세포분열이 멈추거나 노화 세포사멸로 이어집니다. 텔로머레이스 활성화가 노화를 단순히 막는 것은 아니며, 손상된 세포의 무제한 증식을 허용해 암 위험을 높일 수 있습니다. 실제 많은 암세포가 이를 이용합니다.