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[국내 최초 보도] 운동 유형에 따른 인산·아세틸 단백질체 변화 확인… 맞춤형 운동 처방 기대
유산소 운동과 근력 운동은 모두 건강에 이롭지만, 몸속에서는 서로 다른 방식으로 작용한다는 사실이 밝혀졌다. 최근 연구에 따르면 운동 종류에 따라 근육 내 단백질의 반응 방식이 다르며, 이는 신체가 변화하는 방식에 영향을 준다. 개인별 운동 반응 차이를 분자 수준에서 설명할 수 있는 근거를 제시해, 맞춤형 운동과 영양 전략 수립의 기반이 될 수 있다.
미국 메이요 클리닉(Mayo Clinic)과 오리건주립대 등 공동 연구팀은 18~30세 성인 참가자들을 대상으로 12주간 고강도 유산소 운동(HIIT) 또는 근력 운동(RT)을 시행한 뒤, 운동 전후 골격근 조직에서 나타나는 단백질 변화를 분석했다.
그 결과, 유산소 운동은 세포 내 에너지 생산을 담당하는 미토콘드리아 단백질의 아세틸화 수준이 크게 증가했고, 이는 미토콘드리아의 에너지 대사 기능 향상과 밀접하게 연관된 것으로 나타났다. 반면, 근력 운동은 근육 수축에 관여하는 단백질의 인산화를 유의미하게 증가시켜 근력 향상과 관련된 생리적 반응과 연결됐다.
이 연구는 실제 사람의 골격근 조직을 분석하고, 유산소 운동과 근력 운동이 단백질에 미치는 변화를 장기간 추적했으며, 인산화(phosphorylation)와 아세틸화(acetylation) 같은 단백질 조절 반응을 함께 비교 분석한 최초의 종합 연구라는 점에서 주목받고 있다.
기존 연구들은 대개 한 가지 운동 유형 또는 단일한 단백질 변형만을 다루었지만, 이번 연구는 두 가지 운동과 두 가지 변형을 모두 통합해 분석한 첫 사례로 평가된다.
연구팀은 “이러한 단백질의 후천적 조절 현상(post-translational modification)은 단순히 단백질의 양을 늘리는 것을 넘어서, 단백질의 작용 방식을 조절하는 핵심 과정”이라며 “예를 들어 인산화는 일종의 ‘스위치’처럼 작용해 단백질 활성을 촉진하거나 억제하며, 아세틸화 역시 효소 작용이나 안정성, 위치에 영향을 주어 단백질 기능을 조절한다. 운동의 효과를 정확히 이해하려면 유전자 정보뿐 아니라 단백질 기능의 변화까지 살펴봐야 한다”고 강조했다.
연구는 단 한 번의 운동만으로도 유산소 운동이 근력 운동보다 더 많은 단백질에서 인산화 반응을 유도한다는 사실이 확인됐다. 이는 운동 직후 짧은 시간 안에도 세포 내 생화학 반응이 운동 방식에 따라 뚜렷이 달라진다는 뜻이다.
이번 연구를 이끈 마크 파타키(Mark Pataky) 박사는 “운동에 반응하는 단백질의 종류와 작용 방식이 운동 종류에 따라 달라진다는 사실은, 향후 개인별 맞춤 운동 전략 수립에 과학적 근거를 제공할 수 있다”고 설명했다.
이번 연구는 미국 국립보건원(NIH)의 임상시험 등록 시스템에 등재되어 있으며(ClinicalTrials.gov, NCT01477164 및 NCT04158375), 앞으로 대사 질환이나 노화 관련 질환 환자에게 ‘운동 유사 약물(exercise mimetics, 운동 효과를 유사하게 재현하는 화합물)’ 개발을 위한 기초 자료로도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이러한 약물은 운동이 유도하는 생화학 반응을 일부 재현하도록 설계됐다. 운동이 어려운 환자나 고령자의 회복과 건강 유지를 돕는 보조 수단으로 활용될 수 있다고 연구팀은 밝혔다.
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이번 연구는 운동 효과가 단백질의 양보다 그 기능이 얼마나 효과적으로 조절되느냐에 좌우된다는 점을 밝혀냈다. 누구나 적절한 운동과 영양 전략을 통해 운동 효과를 극대화할 수 있는 가능성을 제시한다.
실제로 영양 상태, 수면, 회복, 스트레스, 나이, 체력 등 후천적 요인들이 단백질 기능 조절에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 타고난 체질에만 의존하기보다, 생활습관과 환경을 조절해 운동 반응이 잘 일어나는 몸을 만드는 것이 운동 효과를 높이는 보다 현실적인 전략이다.
이 연구는 국제학술지 『Nature Communications』 2025년 7월호에 게재됐다.
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