생쥐 난자의 염색체 결합을 돕는 OMC1 단백질 확인

단백질이 사라지자 어린 생쥐 난자에서도 노화 징후 나타나

일본 연구진이 생쥐 난자의 염색체 결합을 유지해 정상적인 생식에 기여하는 OMC1이라는 단백질을 확인했다. 연구진이 이 단백질을 제거하자 어린 난자에서도 염색체 결합이 약해지고, 나이 든 난자에서 나타나는 것과 비슷한 염색체 분리 오류가 발생했다.

2026년 10월 29일 Nature Aging에 발표된 이번 연구에는 지바대학교, 구마모토대학교, 이화학연구소(RIKEN) 연구진이 참여했다. 이화학연구소는 10월 30일 OMC1 연구 발표를 통해 이번 발견을 알리며, 염색체 사본을 서로 붙잡아 주는 REC8 코헤신 복합체의 소실을 막는 단백질이라고 설명했다.

OMC1은 ‘난모세포 감수분열 염색체 단백질 1’(Oocyte Meiotic Chromosome protein 1)의 약자다. 난모세포는 미성숙한 난자 세포를 말한다. 난모세포는 성숙한 난자를 만드는 데 필요한 세포 분열을 재개하기 전까지 긴 발달 정지 기간을 거치며, 이 기간에 염색체가 올바르게 결합된 상태를 유지해야 한다.

연구진은 단백질을 복구하는 실험도 진행했다. 성체 생쥐 난모세포에 OMC1을 다시 발현시키자 염색체의 REC8 양이 일부 회복되고 염색체 오류가 줄었다. 이 결과는 나이가 들면서 난자의 질이 떨어지는 이유를 연구할 수 있는 구체적인 유지 기전을 제시한다.

난자에 오래 유지돼야 하는 염색체 결합

포유류 암컷은 태어나기 전에 난모세포를 만든다. 난모세포는 생식을 위해 염색체 수를 절반으로 줄이는 특수한 과정인 감수분열을 시작한 뒤, 중간 단계에서 멈춘다. 사람의 경우 이 정지 상태가 수십 년간 지속되기도 한다.

염색체에는 유전 정보가 담겨 있다. 정지 상태에 들어가기 전에 각 염색체는 복제돼 서로 일치하는 자매 염색분체 두 개를 만든다. REC8 코헤신은 적절한 세포 분열 단계가 될 때까지 두 염색분체를 붙들어 두는 분자 고정 장치처럼 작용한다.

난자가 정상적으로 기능하려면 이 결합이 적절한 시점에 풀려야 한다. 결합이 너무 일찍 약해지면 염색체가 잘못 분리돼 성숙한 난자에 염색체가 너무 많거나 적어질 수 있다.

이처럼 긴 휴지기 동안 REC8 코헤신은 보충되지 않는다. REC8이 점차 소실되는 현상은 노화 난자에서 발생하는 염색체 오류의 주요 원인으로 여겨진다. 연구진은 난모세포가 코헤신을 장기간 유지하기 위해 이를 능동적으로 보호하는지 알아보고자 했다.

이번 발견은 OMC1이 REC8과 함께 이 보호 과정에 관여한다는 점을 보여준다. 이화학연구소에 따르면 OMC1은 난모세포 염색체에서 REC8과 함께 존재하며, REC8 복합체가 사라지는 것을 막는 데 기여한다.

연구진이 OMC1을 찾아낸 과정

지바대학교 의학대학원의 이시구로 게이이치로 교수가 이번 연구를 이끌었다. 연구진에는 지바대학교의 박사과정생 이이사카 사키에와 강사 시마다 류키, 이화학연구소 생물시스템동역학연구센터의 부센터장이자 팀 책임자인 기타지마 도모야 S., 그리고 이화학연구소 기술원 요시다 슈헤이가 참여했다.

연구진은 미성숙한 태아 난모세포와 정자로 분화하는 세포인 수컷 생식세포의 유전자 활동을 비교하는 것부터 시작했다. 수컷 생식세포는 난모세포와 같은 장기간의 발달 정지 상태를 거치지 않으므로, 두 세포를 비교하면 난모세포의 독특한 대기 기간과 관련된 유전자를 찾는 데 도움이 된다.

연구진은 개별 세포의 RNA 메시지를 읽는 단일세포 RNA 시퀀싱 기법을 사용했다. RNA 메시지를 보면 세포가 어떤 유전자를 사용하는지 알 수 있다. 감수분열이 지연된 생쥐의 정보와 이 분석 결과를 결합하자, 난모세포가 정지기에 들어가기 직전에 활성화되는 기존에 특성이 밝혀지지 않은 유전자가 확인됐다.

연구진은 이 유전자를 Omc1, 이 유전자가 만드는 단백질을 OMC1이라고 명명했다. 추가 실험에서는 태아 발달기부터 성체에 이르기까지 OMC1 단백질이 REC8 코헤신과 같은 염색체 위치에 존재하는 것으로 나타났다.

OMC1을 제거하자 어떤 일이 일어났나

Omc1이 없는 생쥐를 만들어 이 유지 체계가 사라졌을 때 어떤 일이 벌어지는지 살펴봤다. 생쥐의 난모세포가 장기간의 휴지기에 들어가자 정상보다 이른 시점부터 염색체에서 REC8이 사라지기 시작했다.

이어 어린 난모세포에서 염색체 응집력이 감소했다. 즉 염색체 사본 사이의 결합이 약해졌다. 세포 분열 과정에서 염색체를 나눌 때 오류도 발생했으며, 이는 일반적으로 나이 든 난자와 관련된 문제와 비슷했다.

일본어 발표 자료에 소개된 실험에서는 염색체가 비정상적으로 일찍 분리되고, 수정란 가운데 정상 배아로 발달하는 비율도 크게 떨어진 것으로 나타났다. 감소 폭에 대한 구체적인 수치는 제시되지 않았다.

이 결과는 분자 수준의 변화가 생식 결과로 이어지는 과정을 보여준다. OMC1이 사라진 뒤 염색체 결합이 약해지고, 분리에 문제가 생기며, 배아 발달도 저하됐다. 이번 발견은 난자가 긴 휴지기 동안 이미 갖고 있는 구조를 보존하는 일이 중요한 이유를 설명하는 데 도움을 준다.

단백질을 복구하자 오류 감소

이후 연구진은 OMC1이 없는 난모세포에 OMC1을 만드는 정보를 담은 메신저 RNA를 주입했다. 흔히 mRNA라고 부르는 메신저 RNA는 세포가 특정 단백질을 만드는 데 사용하는 일시적인 정보다.

성체 난모세포에서 OMC1을 복구하자 염색체에 붙어 있는 REC8 양이 일부 회복되고 염색체 오류가 줄었다. 일본어 발표 자료에는 OMC1이 없을 때 관찰된 조기 염색체 분리도 억제됐다고 나와 있다.

연구를 이끈 지바대학교의 이시구로 교수는 염색체 유지 과정에서 OMC1의 역할을 다음과 같이 설명했다.

“이번 결과를 바탕으로 OMC1은 노화 자체를 멈추는 인자가 아니라, 난자의 염색체 수명을 연장하는 유지 인자로 봐야 한다”고 이시구로 교수는 말했다.

일부 회복이 확인됨에 따라 연구진은 OMC1이 성체 난자의 염색체 결합을 어떻게 보존하는지 연구할 수 있게 됐다. 다만 앞으로 실험을 통해 답해야 할 실질적인 질문이 남아 있다. 난자의 수명 주기 중 시점에 따라 어느 정도까지 보호 기능을 회복할 수 있는지, 특히 코헤신이 상당량 소실된 뒤에도 회복이 가능한지 확인해야 한다.

인간 유전자에서도 실마리 확인

사람에게는 생쥐 유전자와 대응하는 CCDC201이라는 유전자가 있다. 이전 유전학 연구에서는 CCDC201 변이가 조기 폐경 및 난소 기능 상실과 관련된 것으로 나타나, 생쥐 실험과 사람의 생식 건강 사이에 연관성이 제기됐다.

연구진은 사람의 CCDC201 변이 중 하나를 본떠 생쥐 OMC1의 짧은 형태를 만들어 이 연관성을 살펴봤다. 짧아진 단백질은 정상 구조의 일부가 없어 세포 안에서 이동하는 위치나 기능에 영향을 받을 수 있다.

변형된 생쥐 단백질은 난모세포 염색체에 도달하지 못했고 염색체 응집력도 회복시키지 못했다. 앞서 나온 사람의 유전학 연구 결과와 함께 보면, OMC1 또는 CCDC201의 기능 이상이 생식 노화의 개인차 일부를 설명하는 데 기여할 수 있음을 시사한다.

이번 연구는 사람 난모세포에서 CCDC201이 어떻게 기능하는지, 특정 변이가 어떤 영향을 미치는지 살펴볼 필요성을 제기한다. 여기서 설명한 복구 실험은 생쥐 세포에서 진행됐다. 환자를 위한 치료법이나 임상 적용 시기는 발표되지 않았다.

염색체 오류가 임신에 중요한 이유

수정 과정에서 난자의 염색체가 정자 염색체와 결합하려면 난자는 정상 염색체 수의 절반을 가져야 한다. 감수분열은 정교한 순서에 따라 진행되는 세포 분열을 통해 염색체 수를 줄인다. 염색체 결합이 약해지면 이 과정의 순서가 흐트러질 수 있다.

염색체 수가 비정상적인 상태를 이수성이라고 한다. 사람의 생식에서는 난임과 초기 유산의 주요 원인이다. 일부 염색체 이상은 임신이 지속되는 경우에도 다운증후군처럼 염색체 21번이 하나 더 있는 상태를 비롯한 질환으로 이어질 수 있다.

난자의 염색체 오류 위험은 모체 연령이 높아질수록 커진다. OMC1 연구는 정확한 염색체 분배에 필요한 구조 가운데 하나를 보존하는 데 기여하는 단백질을 확인해, 난자의 노화를 세포 안의 구체적인 유지 과정으로 설명한다.

난임을 걱정하는 사람들에게 이번 연구가 당장 제시하는 것은 새로운 임상 선택지가 아니라 생물학적 원인에 대한 더 명확한 설명이다. 이번 실험은 난자의 질을 연구할 표적을 제시했으며, 사람의 생식 결과와 관련해서는 추가 연구가 필요하다.

연구와 주요 일정

논문 제목은 「생식 수명 전반에 걸쳐 염색체 응집력을 유지하는 데 필요한 난모세포 특이적 OMC1」이다. 논문 식별자는 DOI: 10.1038/s43587-026-01245-5이다. 지바대학교, 구마모토대학교, 이화학연구소, 규슈대학교 소속 연구진이 공동으로 참여했다.

주요 날짜와 발달 단계는 다음과 같다.

• 태아 발달 중 연구진은 난모세포가 장기간의 휴지기에 들어가기 직전에 Omc1 활동이 나타나는 것을 확인했다.
• 태아 발달기부터 성체에 이르기까지 OMC1은 REC8 코헤신과 함께 난모세포 염색체에 존재했다.
• OMC1이 없는 성체 생쥐 난모세포에서 단백질을 복구하자 염색체에 결합된 REC8이 일부 회복되고 오류가 줄었다.
• 2026년 10월 29일: 연구 결과가 Nature Aging에 발표됐다.
• 2026년 10월 30일: 이화학연구소가 이번 발견을 발표했다.

이 실험은 난자가 염색체 결합을 보존해야 하는 기간 동안 OMC1을 추적했다. 또한 발달기에 OMC1이 존재하는 현상과 성체 난모세포에서의 기능도 연결했다.

앞으로 연구할 수 있는 내용

OMC1은 염색체 응집력이 어떤 상황에서는 더 오래 유지되고 다른 상황에서는 그렇지 않은 이유를 살펴볼 구체적인 연구 방향을 제시한다. 단백질 제거 실험은 OMC1이 없을 때 어떤 일이 일어나는지 보여주며, 복구 실험은 유지 과정이 어느 정도까지 회복될 수 있는지 알아볼 방법을 제공한다.

이시구로 교수는 나이가 든 뒤 자녀를 갖는 사람이 늘어나는 추세와 이번 연구를 연관 지었다. 그는 장기적으로 연구가 지닐 수 있는 의미를 다음과 같이 설명했다.

장기적으로 이번 연구 결과는 나이에 따른 난자 질 저하를 이해하고 평가하며, 잠재적으로 완화하는 방법을 개발하는 데 기여할 수 있다.

사람의 CCDC201 연구 결과는 또 다른 연구 방향을 제시한다. 이 유전자의 변화가 염색체 유지와 난소 기능에 어떤 영향을 미치는지 살펴보는 것이다. 현재 가장 분명한 결과는 생쥐 난모세포에서 OMC1이 REC8 코헤신의 유지를 도와 정확한 세포 분열에 필요한 염색체 결합을 보존한다는 점이다.

핵심 내용

• 일본 연구진은 생쥐 난모세포의 염색체에서 REC8 코헤신을 유지하도록 돕는 단백질 OMC1을 확인했다.
• OMC1이 없는 어린 생쥐 난자에서는 염색체 결합이 약해지고, 나이 든 난자에서 나타나는 것과 비슷한 분리 오류가 발생했다.
• 성체 생쥐 난모세포에서 OMC1을 복구하자 염색체에 결합된 REC8이 일부 회복되고 오류가 줄었다.
• 사람의 CCDC201 변이를 본떠 만든 짧은 생쥐 단백질은 염색체에 도달하지 못했고 결합을 회복시키지도 못했다.
• 연구는 2026년 10월 29일 Nature Aging에 발표됐으며, 이화학연구소는 다음 날인 10월 30일 이를 알렸다.
• 이번 발견은 난자 노화를 이해하기 위한 연구 방향을 제시하지만, 환자 치료법은 발표되지 않았다.