텔로미어

텔로미어

동의어 말단소체, 말단소립 다른 표기 언어 Telomere

요약 세포 속에 있는 염색체의 양 끝단에 붙어있는 반복 염기서열.

세포분열 시 유전정보를 담은 DNA가 손상되지 않도록 완충하는 역할을 한다.

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텔로미어(Telomere)는 세포 속에 있는 염색체의 양쪽 끝단에 있는 부분을 말한다.

그리스어로 ‘끝’을 의미하는 텔로스(Telos)와 ‘부위’를 의미하는 메로스(Meros)의 합성어로, 염색체의 끝에서 DNA를 보호하는 역할을 한다.

텔로미어는 세포의 노화와 밀접한 연관이 있다.

텔로미어는 세포가 분열되는 동안 세포가 사라지지 않도록 보호·완충하는 역할을 하는데, 세포분열을 지속할수록 텔로미어가 줄어들어 염색체가 짧아지기 때문이다.

이런 이유로 세포는 종(種)마다 차이는 있지만, 일정 이상 반복해 분열하다 결국 소멸하게 된다.

1961년 미국의 생물학자 레너드 헤이플릭(Leonard Hayflick)은 생물에 따라 세포의 분열 횟수가 정해져 있으며 그 시점을 지나면 노화해 소멸한다는 사실을 밝혀낸 바 있다.

      

텔로미어

1978년 엘리자베스 블랙번(Elizabeth blackburn)은 DNA의 끝 부분에 특정 염기서열이 반복된다는 것을 알아냈는데 그것이 다름 아닌 텔로미어였다.

이후 연구에 동참한 잭 쇼스택(Jack Szostak)은 텔로미어의 역할이 DNA 보호라는 것을 밝혀낸 한편, 당시 대학원생이던 캐롤 글라이더(Carol Greider)와 함께 텔로미어를 합성하는 효소인 텔로머레이즈(Telomerase, 말단소립 복제효소)의 분리에 성공하기도 했다. 이 연구로 블랙번과 쇼스택, 글라이더는 2009년 노벨 생리의학상을 수상했다.

텔로미어에서는 특정 서열의 DNA 구조가 반복되어 나타난다. 인간의 텔로미어는 TTAGGG라는 6개의 뉴클레오티드(Nucleotide)가 1,000번 이상 반복 배열된 형태를 가진다. 텔로미어의 염기서열은 생물에 따라 조금씩 다르지만 대체로 유사하다. 누에나방의 텔로미어 염기서열은 TTAGG이며, 녹조류 단세포인 클라미도모나스(Chlamydomonas)의 텔로미어 염기서열은 TTTTAGGG이다. 생물 종에 따라 텔로미어의 길이는 다르다. 효모는 약 300~600개의 염기쌍으로 이뤄져 있으며 인간 체세포의 텔로미어는 수 킬로베이스(kb, Kilobase)이다. 킬로베이스는 DNA 등 핵산 연쇄의 길이를 나타내는 단위로 1킬로베이스(Kb)는 염기 1,000개 길이이다.

세포는 텔로미어 DNA의 대부분을 잃는 시점에서 세포분열을 멈춘다. 텔로미어가 없으면 염색체 손상으로 세포의 유전 정보가 손실될 수 있기 때문이다. 일반적으로 세포가 한 번 분열하면 약 50~200개의 텔로미어 DNA 뉴클레오티드가 사라진다. 결국, 텔로미어의 손실로 분열을 멈춘 세포는 소멸하게 된다.

세포 분열로 손실되는 텔로미어의 DNA는 텔로머레이즈가 만들어 보충한다. 텔로머레이즈는 일종의 역전사 효소^각주1) (Reverse Transcriptase)로, 텔로미어의 DNA 염기서열과 상호 보완적인 염기쌍을 가지는 RNA를 이용해 텔로미어 DNA를 만든다. 텔로머레이즈는 일반 세포에서는 발현되지 않으며 생식세포나 줄기세포, 암세포에서 활성화된다. 암세포는 텔로머레이즈를 사용한 끊임 없는 세포분열로 다른 세포보다 수명이 길다. 이런 이유로 암세포에 있는 텔로머레이즈를 억제하는 약물을 항암제로 사용하기도 한다. 반대로 암세포가 아닌 줄기세포에 텔로머레이즈를 사용할 경우 노화를 억제할 수 있어 관련 연구가 진행되고 있다.