출아 효모인 Saccharomyces cerevisiae 는 진핵생물의 노화 기전을 이해하기 위한 좋은 모델이다. 분열하는 진핵세포의 노화 모델인 효모의 복제성 노화에 영향을 미치는 요인 중 가장 중요한 것은 리보솜 DNA 의 안정성이다. 효모 세포의 리보솜 DNA 는 수백 개의 종열 반복 서열로 존재하며, 리보솜 DNA 의 안정성은 Sir2 단백질에 의한 전사억제에 의해 유지된다. 리보솜 DNA 의 안정성을 유지하고 복제성 노화를 조절하는 기작에 관련된 Sir2 단백질을 비롯한 인자들은 효모에서 포유동물까지 진화적으로 보존되어 있다. 고-삼투성 글리세롤 (High Osmolarity Glycerol; HOG) 경로는 삼투 스트레스에 반응하여 활성화 되는 MAP 인산화 효소 신호전달 경로로 Hog1 인산화 효소에 의해 매개된다. Hog1 은 Thr174/Tyr176 의 이중인산화에 의해 활성화되며, 다양한 단백질의 활성 및 스트레스 반응 유전자의 전사를 조절하고 글리세롤의 합성을 유도하는 등 스트레스 적응을 돕는다. Hog1 단백질은 고등 진핵생물에도 보존되어 있으며. Hog1 의 homolog 인 p38 은 포유동물에서 스트레스 반응, 염증반응, 세포사멸 등에 관여한다고 알려져 있다.
본 연구자는 최근의 연구에서 Hog1 단백질이 리보솜 DNA 의 안정성과 복제성 수명 조절 기전에 관여할 수 있다는 가능성을 보고하였다. 따라서 본 연구는 Hog1 단백질이 리보솜 DNA 안정성을 통해 복제성 노화를 조절하는 기전을 다양한 방법으로 검증하며, Hog1 단백질의 기능에 대한 이해를 넓히는 것을 목적으로 진행되었다. 탈인산화 효소 Ptc1 과 어댑터 단백질 Nbp2 의 결실은 Hog1 의존적인 방식으로 리보솜 DNA 안정성을 증가시켰다. Nbp2 결실에서 리보솜 DNA 안정성의 증가는 복제성 수명의 증가로 이어졌다. 또한 고-삼투 스트레스와 소포체 스트레스 역시 Hog1 의존적인 방식으로 rDNA 안정성을 증가시켰다. 그 중 소르비톨, DTT 스트레스는 효모의 복제성 수명을 증가시켰다. Hog1 단백질의 인산화가 리보솜 DNA 안정성 및 복제성 수명 조절에 미치는 영향을 조사한 바, Thr174/Tyr176 의 이중 인산화는 Hog1 의 활성을 통한 복제성 수명 증가에 필수적임을 확인하였다. 그러나 리보솜 DNA 안정성 조절에는 Hog1 의 활성화 조건에 따라 Thr174 과 Tyr176 의 인산화가 각각 다른 방식으로 기여하였다. 또한 최근 밝혀진 Hog1 의 인산화 잔기인 Ser178, Thr179, Ser246 은 Hog1 의 복제성 수명 조절 기능에 영향을 미치지 않았다. 본 연구를 통해 효모 세포의 복제성 노화의 조절자로 Hog1 단백질의 중요성을 확인할 수 있다. 또한 고등 진핵생물에도 보존되어 있는 현상인 외부 스트레스에 의한 세포 수명 증가 기전에 Hog1/p38 이 기여할 가능성을 제시한다. 또한 Hog1 의 단일 인산화 조절과 그에 따른 기능에 대한 단서를 제공함으로써 Hog1 단백질의 기능에 대한 이해를 넓힐 수 있을 것으로 기대한다.