“늙은 아빠가 너무 원망스러워요”...늦둥이일수록 불량 설계도 물려받는다

미 연구진, 정자 RNA 노화· 자녀 건강 관계 포착
나이 들수록 특정 RNA 길어지는 역설적 현상 발견
‘늙은 RNA’ 주입한 줄기세포서 유전자 변화 확인
난임 진단·정자 품질 연구 새로운 과학적 근거 마련

[픽사베이]

늦은 나이에 아버지가 되는 경우 자녀에게 비만이나 발달 장애 등 건강상 위험이 통계적으로 높게 보고되는 가운데, 이를 설명할 수 있는 유력한 분자적 단서가 발견됐다. 정자 속 유전물질인 DNA의 손상뿐만 아니라, 또 다른 유전정보 전달 물질인 리보핵산(RNA)이 나이에 따라 독특하게 변하는 이른바 ‘노화 시계’가 작동하기 때문이라는 분석이다.

미국 유타대 의대 치 첸 교수 연구진은 “생쥐와 인간의 정자에서 나이에 따라 RNA 구성이 급격히 변하는 분자 시계를 발견했다”며 “이러한 변화가 자녀의 건강에 영향을 미칠 수 있는 잠재적 기전을 제시했다”고 20일 국제 학술지 ‘엠보 저널(The EMBO Journal)’에 발표했다.

연구진은 그동안 정자 연구가 주로 DNA 돌연변이에 집중됐던 것과 달리, 단백질 생성의 설계도 역할을 하는 RNA에 주목했다. 연구진은 기존 방식으로는 탐지가 어려웠던 미세한 RNA 변화를 포착하기 위해 ‘판도라 시퀀싱(PANDORA-seq)’이라는 정밀 분석 기법을 활용해 생쥐와 인간 정자의 머리 부분에 있는 RNA를 분석했다.

분석 결과 정자 속 RNA는 나이가 들수록 특정 패턴으로 변하는 것으로 나타났다. 생쥐는 50주에서 70주 사이 중년기에 접어들면서, 인간 역시 나이가 들면서 RNA 구성이 급격하게 변하는 ‘노화 절벽’ 현상이 관찰됐다.

특히 흥미로운 점은 노화의 방향성이다. 보통 세포가 늙으면 DNA는 끊어지고 조각나지만, 정자 속 특정 ‘작은 RNA’들은 오히려 나이가 들수록 길이가 길어지는 역설적인 현상을 보였다. 첸 교수는 “DNA 파편화와 달리 RNA는 길어지는 패턴을 보였는데 이는 정자 노화의 독특한 분자적 신호일 수 있다”고 설명했다.

연구진은 변형된 ‘늙은 RNA’가 실제 자녀 건강에 미칠 수 있는 영향도 실험적으로 확인했다. 늙은 정자에서 추출한 RNA를 초기 배아와 유사한 성질을 가진 배아 줄기세포에 주입하자, 세포의 대사 기능과 신경 발달에 관여하는 유전자 조절에 변화가 생겼다. 이는 고령 부친의 자녀에게서 나타나는 대사 질환이나 신경계 위험 증가를 설명할 수 있는 분자 수준의 후보 기전을 제시한 셈이다.

이번 연구는 난임 진단과 정자 건강 평가에 새로운 지표를 제공할 것으로 기대된다. 연구에 참여한 제임스 호탈링 교수는 “이번 발견은 생식 의학의 중요한 진전”이라며 “향후 정자의 RNA 변화를 조절하는 효소를 규명한다면, 장기적으로 정자 품질을 개선하는 치료 전략 연구의 토대가 될 것”이라고 전망했다.