이스라엘 과학자들, 신진대사 및 기분 조절에 관여하는 유전자의 역할 규명

텔아비브 외곽에 위치한 바이츠만 과학 연구소의 이스라엘 연구진은, 한때 태아기 뇌 발달에만 관여하는 것으로 여겨졌던 유전자가 수컷 쥐의 성인기 내내 신진대사, 스트레스 및 기분을 지속적으로 조절한다는 사실을 발견했다.

‘Orthopedia(Otp)’로 알려진 이 유전자는 인간에게도 존재하며, 이번 연구 결과가 향후 대사 장애, 스트레스 및 불안에 대한 새로운 치료법 개발에 기여할 가능성을 제시한다.

Endocrinology에 게재된 이 연구에 따르면, Otp 유전자는 혈당, 대사, 콜레스테롤 수치, 잠재적인 우울감 등 여러 가지 중요한 생물학적 기능을 조절하는 것으로 나타났다.

“Otp는 일회용 비밀번호(One-Time Password)를 뜻하는 것이 아닙니다”라고 바이츠만 연구소의 선임 연구원 야엘 쿠퍼만(Yael Kuperman) 박사는 The Times of Israel과의 인터뷰에서 말했다.

“Otp 유전자는 우리의 웰빙에 중요한 일상적인 생리적 활동을 조절하는 다재다능한 유전자입니다”라고 쿠퍼만 박사의 공동 연구자인 길 레브코비츠(Gil Levkowitz) 교수는 설명했다. “이 유전자는 식사, 수분 섭취, 사회적 행동, 번식, 스트레스 대처 등 생존 반응과 관련이 있습니다.”

이번 연구는 레브코비츠 교수가 약 10년 전 제브라피쉬의 Otp 유전자를 연구하기 시작한 작업을 바탕으로 한다. 제브라피쉬는 인간 유전자의 약 70%를 보유하고 있는 것으로 알려져 있어, 인간 생물학을 연구하는 데 유용한 모델이다.

유전적 유사성에도 불구하고 쿠퍼만 박사는 인간과 물고기 사이에는 “상당한 차이가 있다”고 강조했다.

따라서 이번 새로운 연구에서는 포유류의 Otp 유전자를 조사하며, 특히 배고픔과 스트레스 같은 기본 기능을 관장하는 뇌의 중추인 시상하부에 미치는 영향에 초점을 맞췄다.

연구진은 생쥐 모델을 사용하여 Otp 유전자를 선택적으로 비활성화하는 약물을 투여했다. 쿠퍼만은 생쥐들이 Otp 유전자 상실에 “매우 빠르게” 반응했다고 회상했다.

“그들은 진정한 스트레스 호르몬인 코르티코스테론을 추가로 분비했고, 우울증과 유사한 행동을 보였습니다”라고 그녀는 설명했다.

레브코위츠는 Otp가 비활성화되자 쥐들의 회복탄력성도 심각하게 약화되었다고 지적했다.

그는 쥐들이 보통 물에서 헤엄칠 수 있다며 “작은 수조에 넣으면 정상적인 쥐들은 수조 벽을 타고 올라가 밖으로 나가려고 시도합니다. 하지만 Otp가 없으면 쥐들은 포기해 버렸습니다.”

“마치 쥐들이 무력감을 느끼는 것 같았습니다”라고 레브코위츠는 평가했다. “이는 놀라운 결과였습니다”라고 그는 인정했다.

이 연구는 또한 Otp 유전자가 없을 때 쥐들의 체지방 비율이 더 높아진다는 사실도 밝혀냈다.

“우리 모델에서 쥐들은 비만이 아니었습니다”라고 쿠퍼만은 말했다. “더 많이 먹지는 않았지만, 체지방 비율은 더 높았습니다.”

“Otp가 결핍되면 갑상선 기능 장애가 발생하고, 스트레스와 우울증에 대한 민감도도 높아집니다”라고 레브코위츠는 설명했다.

“이 결과는 우리가 한때 순전히 발달 조절 인자로만 여겼던 분자가, 사실 일생 동안 생리적 균형을 총괄하는 핵심 조절자임이 밝혀졌음을 보여줍니다”라고 교수는 주장했다.

“단순히 시스템을 구축하는 데 그치지 않고, 시스템을 지속적으로 작동하게 유지합니다”라고 그는 결론지으며, “모든 연관성을 이해하기 위해서는 더 많은 기초 과학 연구가 필요합니다”라고 덧붙였다.

연구진은 Otp 유전자의 역할을 더 깊이 이해하고, 이번 연구 결과가 궁극적으로 인간에게도 적용될 수 있는지 확인하기 위해 추가 연구가 필요할 것이라고 밝혔다.

“이는 필수적인 과정입니다. 그렇지 않으면 남성에게만 효과가 있고 여성에게는 다르게 작용할 수 있는 약물이 개발될 수 있기 때문입니다”라고 레브코위츠는 밝혔다.