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- 다양한 품종, 크기, 연령대의 반려견 894마리의 후생유전체를 분석
- 인간의 후생유전학적 시계는 나이와 관련된 사망 위험이 연간 1.5%에서 3%씩 증가
- 개들의 경우 연간 15% 증가하는 것을 발견했다"라며 "이 5배에서 10배의 차이
- 큰견종, 큰잡종견 모두에서 나이에 따른 DNA 표지 패턴이 소형견보다 더 빠르게 변해
- 나이와 관련된 변화는 수컷 개에게서 암컷보다 28.1% 더 강하게 나타나

작은 개는 큰개보다 거의 두 배나 오래 살 수 있다. 그 이유는 무엇일까요? 

불평등한 "개의 나이(Hundejahre)": 

개들의 경우 크기도 수명을 결정한다. 왜 그럴까? 연구진들이 이제 그 원인을 찾아냈다. 그 원인은 유전자가 아니라 DNA에 부착된 후생유전학적(epigenetic) 표지들 때문인 것으로 나타났다. 이 표지들은 큰 개에게서 작은 개보다 나이가 들면서 더 빨리 변한다. 이로 인해 잠재적으로 파괴적인 "점핑 유전자(springenden Genen)"에 대한 중요한 보호 차단막도 상실된다. 이러한 발견은 인간의 노화와도 관련이 있을 수 있다. 

▲ 소형견은 대형견보다 거의 두 배나 오래 살 수 있다. 그 이유는 무엇일까? [사진:더사이언스플러스]

포유류의 경우 일반적으로 종의 크기가 클수록 기대수명이 높다. 예를 들어 생쥐는 몇 년만 사는 반면, 일부 고래 종은 거의 200세에 달할 수 있다. 그러나 우리의 반려견처럼 예외도 존재한다. 더 큰 품종의 개들은 빨리 성장하지만, 작은 견종에 비해 수명이 훨씬 짧다. 그레이트 데인, 래브라도 등은 작은 애완견에 비해 노화 관련 질병에 더 취약하다.

생체 시계로서의 DNA 표지

도대체 왜 그럴까? 이전 연구에서는 견종의 유전자 속에서 수명의 차이에 대한 명확한 원인을 찾지 못했다. 그래서 애리조나 대학교의 블레이즈 마리너(Blaise Mariner)와 동료들은 유전학의 다른 측면, 즉 DNA 메틸화(DNA-Methylierung)를 더 자세히 살펴보았다. 이는 유전 물질에 부착되어 유전자가 해독될 수 있는지 여부에 영향을 미치는 화학적 표지다. 결과적으로 이 후생유전학적 표지들은 유전자 활성을 조절하는 중요한 역할을 한다.

흥미롭게도 DNA 표지의 패턴은 생애 주기에 걸쳐 특정한 방식으로 변화하며 노화 과정에도 영향을 미친다. 이것이 바로 크고 작은 개의 수명이 다른 이유일 수 있을까? 이를 알아내기 위해 마리너와 연구팀은 다양한 품종, 크기, 연령대의 반려견 894마리의 후생유전체를 분석했다. 여기에는 푸들부터 그레이트 데인까지의 순종견과 잡종견이 모두 포함되었다. 모든 개에 대해 환경 요인과 생활 환경의 잠재적 영향도 고려되었다.

후생유전체에 나타나는 "개의 나이"

분석 결과, DNA 표지의 패턴은 개에게서도 생물학적 나이를 반영하며, 왜 "개의 나이"가 인간의 해와 다르게 계산되는지 설명해 주는 것으로 나타났다. 예를 들어 우리 인간의 후생유전학적 시계는 나이와 관련된 사망 위험이 연간 1.5%에서 3%씩 증가한다는 것을 전형적으로 보여준다. 마리너와 동료들은 "반면에 개들의 경우 연간 15% 증가하는 것을 발견했다"라며 "이 5배에서 10배의 차이는 개들의 훨씬 짧은 수명을 반영한다"라고 보고했다. 

▲ 반려견은 생물학적 노화의 내재적 속도가 종 내 수명 변이에 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 데 강력한 자연 실험 대상이다. 다양한 품종과 체형을 가진 894마리 반려견의 DNA 메틸롬 1640개를 분석한 결과, 덩치가 크고 수명이 짧은 개에서 후성유전적 노화가 가속화되고, 프로모터 과메틸화 및 전이성 요소 탈메틸화와 같은 뚜렷한 유전체 노화 특징이 나타났다. 이러한 결과는 수명 변이가 생물학적 노화의 속도와 유전체 구조 모두에 반영됨을 보여준다. ORF, 개방형 판독 프레임. [개 그림: ©dmytrobosnak, https://www.canva.com]

또한 개들의 후생유전학적 시계는 크기가 다른 개들 사이의 특정한 차이를 보여주었다. 큰 견종과 큰 잡종견 모두에서 나이에 따른 DNA 표지의 패턴이 작은 개들보다 더 빠르게 변했다. 이러한 변화는 유전체 내 특정 트랜스포손(Transposons)의 표지에서 가장 뚜렷하게 나타났다. 이 "점핑 유전자"는 스스로 복제하여 유전 물질의 다른 위치에 삽입되는 DNA 조각들이다. 이로 인해 중요한 유전자의 기능이 방해받을 수 있다.

일반적으로 이러한 전이 가능한 유전자 조각들은 DNA 표지에 의해 차단되어 이동하지 못하도록 막혀 있다. 그러나 나이가 들면서 이러한 표지들이 사라지고 유전 물질의 손상이 증가하게 된다.

점핑 유전자에 대한 보호 장치의 상실

바로 이것이 큰 개가 작은 개보다 더 빨리 늙는 이유인 것으로 보인다. 마리너와 연구팀은 큰 개에게서 소위 LINE1 트랜스포손의 나이에 따른 탈메틸화가 작은 개보다 31% 더 강하게 일어난 것을 발견했다. 따라서 그레이트 데인, 셰퍼드 등의 점핑 유전자에 대한 보호 차단막은 작은 개보다 더 빨리 상실된다.

공동 저자인 애리조나 대학교의 노아 스나이더맥러(Noah Snyder-Mackler)는 "우리의 연구 결과는 전이 가능한 요소—특히 LINE1 요소—의 후생유전학적 조절이 서로 다른 개들이 얼마나 빨리 늙는가에 결정적으로 기여한다는 것을 보여준다"라며 "따라서 수명이 짧은 개들은 단순히 일찍 죽는 것뿐만 아니라, 유전체의 특정 부위에서 가속화된 분자 노화 과정을 겪는다"라 설명했다. 이러한 가속화된 노화는 큰 개가 순종이든 잡종이든 상관없이 나타났다.

암컷이 수컷보다 더 오래 사는 이유

후생유전학적 비교를 통해 암컷 개가 왜 종종 수컷보다 더 오래 사는지도 밝혀졌다. DNA 메틸화 패턴은 성별에 따라 다르며, 이는 특히 X 성염색체에서 두드러진다. 마리너 연구팀은 "X 염색체의 유전자 위치에서 나타나는 나이와 관련된 변화는 수컷 개에게서 암컷보다 28.1% 더 강하게 나타났다"라고 보고했다. 반면 나머지 염색체에서의 메틸화 패턴은 암컷 개에게서 5.7% 더 많이 변했다.

마리너의 동료인 브리아나 맥코이(Brianah McCoy)는 "이는 예상치 못한 결과였다"라며 "이는 X 염색체가 어떻게 조절되는지에 대한 우리의 일부 가설에 의문을 제기하며, 후생유전학적 노화가 얼마나 복잡한지 보여준다"라 설명했다.

인간에게도 시사하는 바

다양한 LINE1 트랜스포손에서의 후생유전학적 변화가 정확히 어떤 작용을 하는지는 아직 규명되지 않았다. 그러나 연구진에 따르면 이는 개뿐만 아니라 인간을 포함한 모든 포유류의 노화 과정에서 중요한 요인이 될 수 있다. 스나이더맥러는 "이것이 사실로 확인된다면, 이러한 요소나 이를 조절하는 메커니즘을 표적 삼아 조절하는 것이 향후 치료법을 위한 유망한 접근법이 될 수 있을 것"이라고 말했다. 이는 인간의 건강 수명을 연장하는 데 기여할 수 있다.

이로써 다음과 같은 사실이 점점 더 분명해지고 있다. 더 길고 건강한 삶의 비밀은 우리의 유전자뿐만 아니라, 우리의 유전자를 조절하는 DNA 표지인 후생유전체에도 있을 수 있다.

출처: Blaise Mariner (Arizona State University) et al., Science, 2026; doi: 10.1126/science.aeb2986

[더사이언스플러스 / 문광주 기자 helloscienceplus@gmail.com]

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