<유전>하는 RNA 에피제네틱한 변화는 세대를 넘는가?(1/2)

 

<유전>하는 RNA 에피제네틱한 변화는 세대를 넘는가?(1/2)

 

 

 

 

제2차 세계대전 말기에 일어난 심각한 식량위기이다. 이 <네덜란드 기아>라 불리는 위기의 영향에 따른 병적인 형질이 자 세대, 손자 세대에 까지 <유전>하고 있을 가능성이 있다는 데에 전회의 기사에서 소개했다.

유전자에는 히스톤수식이나 DNA의 메칠화 등에 의하여 그 발현이 제어되고 있다는 것을 알고 있었는데 어느 개체가 얻은 *에피제네틱(epigenetics)한 변화는 생식세포에로 전해지는 일은 없고 자손에게는 전해지지 않는다는 것이 종래의 이해였다.

모체가 <네덜란드 기아>에서 영향을 받은 아기나 손자에 나타난 병적인 형질은 에피제네틱한 변화에 의한 것인지?

<에피제네틱한 정보의 자손에게로의 유전>에 대하여 이어서 고찰하고자 한다.

 

===*에피제네틱스(epigenetics）란 DNA의 배열변화에 의하지 않는 유전자 발현을 제어, 전달하는 시스템 및 그 학술분야를 말한다. 곧 세포분열을 통하여 딸세포에 이어진다는 유전적인 특징을 가지지 않으면서도 DNA염기배열의 변화(돌연변이)와는 독립한 기구이다. 2016. 10. 15. 에피제네틱스-뇌과학사전===

 

세대를 넘은 기억

 

5, 태아의 DNA 메칠화（DNA methylation）는 임신의 특정 시기에 결정되는 <네덜란드 기아>는 1944년 11월부터 1945년 5월까지 이어졌으나 1-2월에 최종 월경이 흐트러진 모친의 자식으로 DNA메칠화 이상이 현저하게 보였다.

그런데 이야기를 <네덜란드 기아>로 돌리자. 모친의 기아상태의 자식세대에로의 영향인데, 이것은 태아기에서 형성된 에피제네틱한 *크로마틴 상태가 그 후에도 유지된 결과라는 것이 근년 연구에서 강하게 지지되고 있다.

 

===*크로마틴（chromatin）=진핵세포 내에 존재하는 DNA와 단백질의 복합체를 나타냄.-위키페디아.===

 

2014년에는 네덜란드 라이딩대학(Universiteit Leiden）의 그룹이 태아기에 모친이 기아를 체험한 48명의 게놈 DNA의 메칠화 상태를 대규모로 조사하였다.

그 결과 DNA메칠화상태에 이상이 보인 영역이 181개 발견되어 그것에 영향되는 것이라고 생각되는 유전자의 다수가 성장촉진이나 장기형서 등의 발생에 관계하는 것이었다. 또 메칠화 상태의 이상은 과잉한 메칠화, 곧 유전자의 발현이 억제되는 방향인 것이 다수를 차지하고 있었다.

이러한 DNA메칠화의 이상은 LDL코레스테롤치와 상관이 있고, 비만의 원인이 되고 있을 가능성을 시사하고 있다. 다시 흥미 갚은 것은 이러한 DNA메칠화 이상은 임신초기에 모친이 심한 기아를 경험한 사람으로 현저하고 임신 중의 특정 시기에 에피제네틱한 세포의 상태가 결정되는 것도 시사한다.

이들은 임신 중의 스트레스가 자궁 내의 태아에 영향을 끼치는 구조를 설명하고 있는데 그러면 손자의 세대에서도 보인 영향과는 무엇이었는가?

전통적으로는 체세포에서 일어난 에피제네틱 수식은 생식세포에는 전하지 않고 수정란에서는 초기화된 상태로 유지되고 있다고 상정되고 있었다. 2012년에 노벨 생리학, 의학상을 수상한 야마나카신야(山中伸弥)가 개발한 다능성을 가진 iPS세포에서도 세포의 다능성과 에피제네틱한 수식의 감소는 상관이 인정되고 있다. 획득된 에피제네틱하 정보가 세대를 거쳐서 전달되는 일은 거의 없다고 믿었었다.

그러나 한편 가지고 있는 유전형과는 독립하여 어미세대의 형질이 차세대에로 전해지는 것 같이 보이는 현상은 실은 많은 생물종에서 오래 전부터 알려졌었다. 예를 들면 에피제네틱스라는 말을 제창한 것으로 알려진 콘라드 위딩톤(Conrad Hal Waddington=영국 생물학자)은 초파리에게 화학물질이나 열 스트레스를 계속하여 주면 날개 모양이 변하하고 그것은 세대를 거치는 중에 스트레스가 없어도 변화하게 되는 것을 1940-1950년대에 보고하고 있다.

 

===*초파리（猩猩蠅）

곤충--초파리 (Drosophila)는 Flytiformes 주문의 Drosophila 가족에 속하는 파리의 일반적인 이름입니다. 과학 분야에서, 이것은 종종 그들 중 하나 인 초파리라고 불립니다. 많은 분야에서이 종에 대한 많은 연구가 있었지만 Drosophila에서 더 많은 것을 참조하십시오. 이 섹션에서는 일반적으로이 부서를 다룹니다. 위키백과===

 

이 고전적인 예는 엄밀하게는 DNA배열의 변화를 수반한 유전적인 이상이 혹은 획득한 에피제네틱한 정보가 후대에 전해졌는지 준별되고 있지 않았는데 2010년을 전후하여 이러한 <획득형질의 유전>의 분자기구가 본격적으로 밝혀졌다.

자손에게 전해진 <공포의 조건부>

 

6. 공포의 기억이 <유전>하는 마우스의 어미세대(FO)의 수놈에 냄새의 조건부와 전기쇼크를 동시에 주는 공포체험을 시키면 아기(FI)나 손자(F2)세대에 냄새를 맡는 것만으로 공포반응을 나타내는 개체가 일정 수 생겨났다.

2013년에 발표된 미국 에모리대학(Emory School of Medicine）의 브라이안 디아스（Brian Dias）와 케리 레슬라(Kerry Ressler）에 의하여 발표된 마우스를 쓴 연구는 인상적이었다.

그들은 마우스에 향료(아세토페논)이나 프로파놀의 냄새를 맡게 하였더니 동시에 전기 쇼크를 주어 냄새만으로 공포를 느끼는 조건부를 행했다. 놀라운 것은 그 조건부 곧 그 냄새를 맡으면 공포반응을 나타낸다는 행동이 자 세대, 그리고 어쩌면 손자 세대까지 전해졌다는 것이다.

당연히 어미 세대의 냄새와 전기 쇼크의 조건부가 되지 않은 보총의 마우스에는 자 세대라도 손자 세대라도 그런 반응은 일어나지 않는다.

이 조건부의 <유전>이 무엇에 의하여 일어나는지 상세히 조사되었는데 먼저 신경세포로 조직적인 변화가 보였다. 조건부를 반복함으로써 아세토페논의 냄새의 수용체를 발현하는 후각신경세포의 수가 어미 세대에서 증가하고 있고 그 증가는 자 세대에서도 손자 세대에서도 유지되고 있었다.

또 DNA의 메칠화를 조사하니 이 냄새의 수용체 유전자의 영역에서의 DNA 메칠이 저하하고 있어서 이 변화와 조건부에 무슨 관련이 있다고 생각되었다.

다시 이 DNA메칠화의 변화는 놀라운 것이 자 세대 마우스의 정자에서도 인정되었다. 곧 DNA의 에피제네틱한 상태가 정자를 통하여 차세대에 전해진 것이 추정되었다.

물론 수용체 유전자의 메칠화 저하와 <공포>가 기억된다는 것 사이에는 다시 큰 괴리가 있어서 그 간극을 매우는 금후의 연구가 기다리고 있지만 생식세포에서의 에피제네틱 수식은 결코 백지가 되지 않고 있어서 세대를 넘어서 어느 정도 <유전>한다는 것이 밝혀진 의의는 매우 크다. 그러면 어떻게 유전하는가.*

 

일본어원문="遺伝"するRNAーーエピジェネティクな変化は世代を超えるのか？

출처=https://news.yahoo.co.jp/articles/674f6103cf55d5277c08f3a--