우리가 부모의 유전자보다 더 많은 것을 물려받을 수 있다면 어떨까요? 유전자를 켜고 끄는 능력을 물려받을 수 있다면 어떨까요?
이러한 가능성은 우리의 최근의 연구, Nature Communications에 게재됨. 우리는 유전자 외에 정보가 엄마로부터 자손에게 전달되어 골격 발달 방식에 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 그것은 일반적으로 세대 사이에 재설정되는 "후성 유전학" 정보입니다.
우리의 연구는 포유동물에서 처음으로 어머니의 난자의 후성 유전적 영향이 다음 세대로 이어지는 쥐에 대한 연구였습니다. 이것은 그 세대의 건강에 평생 영향을 미칩니다.
그러나 우리는 골격 발달 방식과 질병에 대한 잠재적 영향을 포함하여 동등한 후성 유전적 변화가 인간에게도 유전된다고 확신할 수 없습니다.
잠깐만, 후성유전학은 또 뭐야?
우리의 유전자(DNA 패키지)는 우리 몸에 특정 단백질을 만들라고 지시합니다. 그러나 우리의 세포는 또한 유전자를 사용해야 하는지(켜짐) 말아야 하는지(꺼짐)를 알기 위한 지침이 필요합니다.
이러한 지침은 DNA 상단에 있는 화학적 또는 "후생유전적" 태그(작은 분자)의 형태로 제공됩니다. 평생 동안 이러한 태그를 축적합니다.
문장 부호가 독자가 문장을 이해하는 데 어떻게 도움이 되는지 생각해 보십시오. 후성유전적 태그는 세포가 DNA 서열을 이해할 수 있도록 합니다.
이러한 후성유전적 태그가 없으면 세포는 잘못된 시간에 단백질을 만들거나 전혀 만들지 않을 수 있습니다.
시기는 배아가 어떻게 발달하는지에 중요합니다. 특정 유전자가 너무 일찍 또는 너무 늦게 발현되면(단백질 생성으로 전환) 배아가 제대로 발달하지 않습니다.
후성 유전학이란 무엇입니까?
우리가 뭘 발견 했지?
우리는 SMCHD1이라는 마우스 난자(ova)의 단백질 기능을 이해하는 데 관심이 있었습니다.
마우스 난자에서 SMCHD1을 제거함으로써, 우리는 SMCHD1이 결핍된 난자에서 발달한 마우스가 척추의 일부 척추가 파괴되어 골격이 변경되었음을 발견했습니다.
이것은 난자에서 SMCHD1의 손실로 인한 후생적 변화에 의해서만 설명될 수 있습니다.
특히, 우리는 다음으로 알려진 유전자 세트를 살펴보았습니다. 혹스 유전자. 이것들은 포유류의 골격이 어떻게 발달하는지를 조절하는 것으로 알려진 일련의 단백질을 암호화합니다.
혹스 유전자는 파리에서 인간에 이르기까지 모든 동물에서 발견되며 척추를 형성하는 데 중요합니다. 진화는 표현의 타이밍을 미세하게 조정했습니다. 혹스 골격이 올바르게 조립되었는지 확인하기 위해 배아 발달 동안 유전자.
우리의 연구는 어머니의 난자에 있는 SMCHD1에 의해 확립된 후성유전적 태그가 이들에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었습니다. 혹스 유전자는 그녀의 자손에서 발현됩니다.
난자의 거의 모든 후성유전적 꼬리표가 수정 직후 지워지기 때문에 발견은 큰 놀라움입니다. 이것을 공장 초기화와 비슷하다고 생각하십시오.
이것은 어머니의 난자에서 얻은 후성 유전 정보가 자손에게 전달되어 어떻게 자라는지를 형성하는 것은 드문 일임을 의미합니다.
이것이 우리에게 무엇을 의미합니까?
우리의 연구 결과는 어머니로부터 물려받지 않은 유전자도 여전히 발달에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다.
이것은 SMCHD1 유전자에 변이가 있는 여성의 자녀에게 영향을 미칠 수 있습니다. SMCHD1의 변이는 다음과 같은 인간 질병을 유발합니다. 근이영양증.
미래에 SMCHD1은 단백질 기능을 변경하고 SMCHD1의 변이로 인한 질병 환자를 돕는 신약의 표적이 될 수 있습니다. 따라서 난자에서 SMCHD1이 파괴되면 미래 세대에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 이해하는 것이 중요합니다.
다른 질병은 어떻습니까?
과학자들은 이제 우리 유전자에 추가된 후성 유전 태그가 환경 변화에 민감하다는 것을 이해하기 시작했습니다. 이것은 식단이나 신체 활동 수준과 같은 환경적 변화가 유전자 발현 방식에 영향을 미칠 수 있음을 의미할 수 있습니다. 그러나 이러한 변화는 DNA 자체를 변경하지 않습니다.
후성 유전적 상태는 난자가 발달할 때와 매우 초기 배아 발달 중에 세대 간의 "공장 초기화"로 인해 가장 많은 변화를 겪습니다. 이것은 배아가 이 발달 기간 동안 환경을 포함한 후성 유전적 변화에 더 취약하다는 것을 의미합니다.
후성 유전 정보가 어머니로부터 유전되는 사례가 더 많이 발견됨에 따라 어머니가 경험하는 식단이나 기타 환경 변화가 다음 세대에 영향을 미칠 수 있는 사례가 있을 수 있습니다.
과학자들이 이제 단일 난자에서 일어나는 일을 연구할 수 있다는 점을 감안할 때 우리는 그것이 어떻게 일어날지 결정하고 정확히 무엇을 상속받을 수 있는지 알아낼 수 있습니다.
저자에 관하여
마니 블로잇, 분자의학 연구실장, 월터 앤 엘리자 홀 연구소 과 나탈리아 베네티, PhD 학생, 후성 유전학 및 개발 부문, 월터 앤 엘리자 홀 연구소
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