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ore4-1 돌연변이 애기장대(Arabidopsis thaliana) 잎의 노화 지연과 단백질 합성의 관계
효모 및 동물 모델에서의 노화 연구와 더불어 식물에서의 노화(senescence) 연구도 20세기말 들어 활발하게 진행이 되었다. 식물 노화 연구의 선두 그룹 중 하나인 포스텍(포항공대) 남홍길 교수 연구팀은 식물 유전학을 이용하여 잎의 노화가 지연되는 애기장대인 ‘오래살아(oresara 혹은 줄여서 ore)’ 돌연변이들을 스크린하여 발굴하였다. 2002년에는 이들 중에서 ore4-1 돌연변이 애기장대가 엽록체의 리보좀 구성 단백질 중 하나인 PRPS17 유전자의 발현이 저하되어 장수의 표현형을 나타낸다는 것을 논문으로 발표하였다. 리보좀은 단백질의 합성을 위해서 필수적이기 때문에 리보좀 유전자 발현의 감소는 전반적인 단백질 합성의 저하를 초래하며 결국 노화를 지연시킬 수 있다는 가능성을 제시하였다. 단백질 합성 저하가 생명체의 성장 속도를 늦춘다는 보고는 이전에도 많이 있었지만 노화를 늦추는 장수 효과를 일으킨다는 것은 예상 밖의 결과였다.
그렇다면 단백질 합성 저하에 의한 수명 연장이 진화적으로 보존된 결과일까? 다른 연구팀들의 후속 논문들을 통해 꼬마선충의 경우 RNA interference를 이용하여 리보좀 구성 단백질들의 발현을 저하시킨 경우 수명이 증가하였고, 효모의 경우도 60s 리보좀의 구성 단백질의 양을 줄였을 때 수명이 증가한다는 결과가 논문으로 발표되었다. 이러한 연구들은 식물에서 발견된 단백질 합성의 저하에 의한 수명 연장이 식물, 동물 및 단세포 효모까지 아우르는 진화적으로 보존된 현상일 수 있다는 점을 제시한다. 또한 이들 보고들로 인해 단백질 합성을 조절하는 신호전달체계가 개체의 수명을 조절할 수 있다는 새로운 가능성이 열렸다.
  
TOR (target of rapamycin) 신호전달체계
TOR 신호전달체계는 리보좀 구성 단백질의 발현 조절을 통해 단백질 합성 속도와 이에 따른 세포 및 개체의 성장 조절에 중요한 역할을 담당한다. 앞에서 기술한 리보좀 및 단백질 합성 저하에 의한 노화 지연 결과와 일관성이 있게 TOR 신호전달체계에 변화를 주는 것이 수명을 바꿀 수 있다는 결과가 모델 생물들을 이용한 연구를 통해 발표되었다. 먼저 돌연변이나 RNA interference 등에 의하여 TOR 유전자 자체의 발현을 줄일 경우 수명이 증가한다는 것이 효모와 꼬마선충, 초파리의 경우에 논문으로 보고됨으로써 TOR 자체가 진화적으로 보존이 된 노화 조절 유전자라는 것이 밝혀졌다. TOR는 체내에서 영양분 감지기(nutrient sensor)로 작용하는 단백질 인산화 효소로서 경로(pathway) 하류(downstream)의 여러 가지 중요한 신호전달물질로 작용하는 단백질의 인산화를 조절함으로써 활성을 조절한다는 사실이 알려져 있었다 (그림 3). 이 중 하나인 S6K (S6 kinase)라는 인산화효소는 단백질의 합성을 조절하는데 중요한 효소인데 최근에 S6K의 감소가 꼬마선충, 초파리, 생쥐 모두의 경우 수명을 증가시킨다는 논문들이 발표되었다. 따라서 TOR 신호전달체계의 가장 중요한 구성요소들인 TOR와 S6K 그리고 리보좀 구성 단백질의 감소 모두가 여러 모델 생물의 수명을 증가시킨다는 보고들을 통해 TOR 신호전달체계가 수명을 조절하는 진화적으로 보존된 신호전달체계라는 사실이 확립되었다.
수명을 조절하는 요인은 유전적 요인 외에도 많은 환경적 요인들이 알려져 있다. 그 중에서도 먹는 음식의 양을 줄이는 식이제한이 수명을 연장할 수 있는 방법으로서 가장 잘 알려져 있다. 식이제한이 수명을 연장하는 분자수준에서의 기전이 계속 밝혀지고 있는데 그중에서도 TOR 신호전달체계는 식이제한의 수명 연장 효과를 매개하는데 있어서 여러 모델 생물들에서의 실험을 통해 중요한 역할을 한다는 것이 보고되었다. 예를 들어 효모, 꼬마선충, 초파리에서는 TOR가 억제되어 수명을 연장시키는 경우에는 식이제한이 더 이상 수명 연장 효과를 발휘하지 못한다는 결과가 나왔는데 이는 TOR의 억제와 식이제한이 수명 연장에 미치는 효과가 비슷하기 때문에 일어나는 현상이라고 해석할 수 있다. 또한 오래 사는 S6k knockout 생쥐의 경우에서 마이크로어래이를 통해서 변화되는 유전자의 발현이 식이제한 때문에 변화하는 유전자의 발현과 현저하게 비슷한 양상을 보인다는 점 또한 보고가 되었다. 이들 결과는 식이제한이라는 환경 변화가 영양분의 감지에 중요한 역할을 하는 TOR를 통하여 감지되어 결국 신호전달을 거쳐 수명 증가효과를 가져 올 수 있을 것이라는 모델과 일치하는 결과이다