400살 최장수 상어 ‘항암 유전자’…TP53 네트워크의 비밀

곽노필의 미래창
그린란드상어 유해한 ‘점핑 유전자’ 많지만
손상 DNA 복구…장수 메커니즘일지 주목

북극해에 사는 그린란드상어. 150살이 넘어야 첫 번식에 나설 만큼 느리게 자라고 400살까지 산다. 게티이미지뱅크

과학자들이 세계 최장수 동물로 알려진 그린란드상어의 장수 비밀에 대한 단서를 유전자에서 찾아냈다.

최대 몸 길이 7m, 무게 1.5톤인 그린란드상어는 북극 생태계의 최상위 포식자다. 과학자들은 2016년 눈 수정체 안에 겹겹이 쌓인 단백질층에 대한 방사성 탄소 연대 측정을 통해 이 상어의 수명이 척추동물 가운데 가장 오랜 400년에 이른다는 사실을 밝혀냈다. 이는 당시까지 세계 최장수 동물로 알려졌던 북극고래의 수명 211년을 2배나 웃도는 것이다.

독일 라이프니츠노화연구소가 중심이 된 국제 공동연구진이 그린란드상어의 특별한 장수 비밀을 캐기 위해 게놈(유전체) 지도를 만들어 분석한 결과, DNA 복구에 관여하는 중복 유전자 네크워크가 장수에 일정한 역할을 하는 것으로 추정된다고 사전출판 논문 공유집 ‘바이오아카이브’에 발표했다. 연구진은 다른 장수 동물들에도 이런 메카니즘이 작동할 수 있다고 밝혔다.

연구진은 우선 그린란드상어의 척수 조직을 떼내 분석한 결과 이 동물의 DNA 염기쌍이 매우 큰 게놈을 갖고 있다는 걸 발견했다. DNA 염기쌍이 65억개로 사람의 염기쌍 30억개의 약 2배였다. 이는 지금까지 염기서열이 분석된 상어 중 가장 큰 규모다.

또 게놈의 3분의2 이상은 ‘전이 인자’ 또는 ‘점핑 유전자’로 알려진 반복 유전자로 구성돼 있다는 것도 알아냈다. 점핑 유전자는 말 그대로 위치를 옮길 수 있는 유전자로 삽입, 복사, 붙여넣기 방식을 통해 자가 복제한다.

이는 유전자의 정상적인 기능을 방해하고 돌연변이를 유발하는 등의 문제를 일으킬 수 있다. 연구를 이끈 스티브 호프만 박사(계산생물학)는 점핑 유전자를 일종의 ‘게놈 기생충’에 비유했다.

연구진이 조직 표본 채취를 위해 잡은 약 4m 길이의 암컷 그린란드상어. 보트의 길이 5m와 대비된다. Kirstine Fleng Steffensen.

DNA 복구 네트워크 중심에 암 억제 유전자

유해한 유전자인 점핑 유전자가 이렇게 많은데도 어떻게 수백년이나 살 수 있는 걸까?

의문을 품은 연구진은 추가 분석을 통해 그린란드상어에서 DNA 복구에 중요한 역할을 하는 유전자 네트워크 81개를 발견했다.

연구진은 그린란드상어가 점핑 유전자 시스템을 이용해 DNA 복구에 관여하는 유전자를 복제하는 방향으로 진화했을 것으로 추정했다. 이 과정을 통해 점핑 유전자로 인한 DNA 손상을 상쇄했다는 것이다.

연구에 참여하지 않은 영국 버밍엄대 조앙 페드로 드 마갈랴이스 교수(분자생물학)는 “이것이 의료 서비스를 받지 않고도 야생에서 장수할 수 있는 비결”이라고 말했다.

이 네트워크의 중심에는 DNA 복구와 암 억제에 관여하는 TP53이라는 유전자가 있다. 거대한 몸집에도 암에 잘 걸리지 않는 코끼리에는 이 유전자가 20개나 있다. 연구진은 그린란드상어의 TP53 유전자에 구조적 변화가 일어난 것도 발견했다. 뉴욕타임스는 “연구진은 현재 이 변화가 상어 수명 연장에 어느 정도 영향을 미쳤는지 살펴보는 중”이라고 전했다.

연구진의 일원인 라이프니츠노화연구소의 알레산드로 셀레리노 박사(신경생물학)는 “우리 세포의 DNA는 매일 수천 번 손상을 입고 또 끊임없이 이를 복구한다”며 ”장수 포유동물은 이 복구 시스템이 매우 효율적"이라고 말했다. 연구진은 이번 연구 결과는 DNA 복구가 특별한 장수를 뒷받침하는 보편적인 메커니즘일 수 있음을 보여준다고 밝혔다.

연구진이 작성한 그린란드상어 게놈 지도는 전체 DNA의 약 92%를 포함하고 있다. 연구진은 이를 위해 여러 차례 그린란드 해안에서 상어를 잡아 조직 표본을 채취했다.

*논문 정보

https://doi.org/10.1101/2024.09.09.611499
The Greenland shark (Somniosus microcephalus) genome provides insights into extreme longevity.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr