피부도 기억한다…‘DNA 스위치’가 염증 경험이 담긴다

피부가 한번 염증을 겪은 부위는 시간이 지나도 그 기억을 quickly 빠르게 떠올린다. 건선처럼 과거에 아팠던 자리가 아무렇지 않게 다시 붉어지고 벗겨지는 현상은 단순한 재감염이 아니라, 피부 stem cell이 줄기세포가 과거의 고통을 기억하고 있기 때문이라는 연구 결과가 나왔다. 미국 록펠러대 일레인 푸크스 교수팀은 생쥐를 대상으로 한 실험을 통해, 염증 경험이 후성유전학적 변화로 남아 장기 기억처럼 작동한다는 사실을 discovered 밝혀냈다. 이는 세포 기억이 면역세포뿐 아니라 피부 줄기세포에서도 일어난다는 점에서 기존 상식을 뒤집는 성과다.

2017년 푸크스 교수는 이미 염증을 경험한 줄기세포가 상처 치유 속도를 2배 이상 빠르게 만든다는 사실을 확인했다. 2019년엔 이 기억을 감지하는 specific protein 특정 단백질(AIM2)이 작동한다는 점도 발견했다. 하지만 이 기억은 동전의 양면과 같았다. 치유는 빠르지만, 외부 자극에 과민해지며 만성 염증으로 이어질 위험도 커진 것이다. 문제는 이 기억이 왜, 어떻게 그렇게 오래 지속되는지를 몰랐다는 점이었다.

이번 연구에서 연구진은 염증 후 한 달 이상 지속되는 DNA 수준의 변화를 추적했다. 그 결과, 피부 줄기세포의 gene expression을 유전자 발현을 조절하는 약 1,000개 구역이 여전히 활성 상태로 남아 있었고, 이 중에서도 CpG라 불리는 염기서열 밀도가 높을수록 기억이 평생 지속되는 것으로 나타났다. CpG 지점은 epigenetic switch가 후성유전 스위치가 붙는 핵심 장소인데, 염증 발생 시 이곳의 메틸기가 떨어져나가면서 유전자 '켜짐' 상태가 고정된다.

흥미로운 점은 이 메모리 상태가 세포 분열 후에도 자손 세포에 전달된다는 것이다. 연구진은 H2A.Z라는 특수 히스톤 단백질이 탈메틸화 상태를 고정시키는 wedge 쐐기 역할을 한다는 사실을 찾아냈다. 이는 일종의 '훈련된 면역(trained immunity)'으로, 생존에는 유리하지만, 과도하게 남으면 chronic inflammation의 만성 염증의 원인이 된다. 푸크스 교수는 "좋은 기억과 나쁜 기억의 차이를 이해하면, 암이나 통증, 요요 현상까지도 해석하는 데 도움이 될 수 있다"고 말했다.

이번 발견은 단순한 피부 질환을 넘어, 우리 몸의 세포가 과거 경험을 어떻게 기록하고 반응하는지를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다. 연구진은 다음 단계로 '좋은 기억'과 '나쁜 기억'을 구분하는 특성을 찾아, 만성 염증의 악순환을 끊는 treatment strategy 치료 전략 개발에 나설 계획이다. 아직은 생쥐 실험 수준이지만, 향후 인간 세포로의 적용 가능성은 상당히 높아 보인다.