후천적 요인 의한 ‘유전자 발현 변이’ 원인 밝혀져

연세대 김영준 교수팀, “후성 유전 인자가 유전자 변이 유도해”

국내연구진에 의해 생물정보학 기술을 이용해 유전자 발현 변이의 새로운 원인이 밝혀졌다.

과학기술부와 한국과학재단이 지원하는 창의적연구진흥 사업과 바이오기술개발사업을 수행하고 있는 연세대학교 생화학과 김영준 교수팀의 이번 연구 결과는 유전학 분야에서 최고 권위를 자랑하는 네이처 유전학지 온라인판에 게재됐다.

유전자의 ‘발현’이란 DNA 정보가 RNA를 거쳐 단백질이 됨으로써 세포 안에서 기능을 하게 되는 과정으로 동일한 단백질이라 하더라도 어떤 세포, 조직, 혹은 개체 안에서 발현된 단백질의 양은 다른 세포, 조직, 혹은 개체 안에서의 발현량과 크게 다를 수 있다.

김교수팀은 “예를 들어, 줄기 세포로부터 분화되는 모든 세포는 같은 DNA 정보를 가지고 있지만 개별 단백질의 양이 저마다 다르기 때문에 각기 다른 세포로 발달하게 되는 것”이라고 설명했다.

또한 암과 같은 질병조직도 비정상적인 유전자 발현에 의해 발생되고, 각 사람들이 같은 질병에 대해 상이한 감수성을 보이는 현상도 많은 면에서 유전자 발현의 ‘변이’의 영향임을 밝혀냈다.

김교수팀에 따르면 이러한 유전자 발현 변이의 원인으로 간혹 ‘돌연변이’가 제시되곤 하지만, 최근에는 노화 및 환경에 의해 유전자에 가역적인 표지 첨삭이 일어나는 것이 보다 근본적인 유전자 발현 변이의 원인인지 모른다는 ‘후성 유전학’ 연구가 분화와 질병의 영역에서 큰 각광을 받고 있다.

후성 유전 인자들은 DNA정보를 건드리지 않고, DNA 자체 또는 DNA를 감싸고 있는 뉴클레오좀이라는 구조를 변화시켜 유전자의 발현에 영향을 준다.

하지만 후성 유전 인자가 세포 간이나 개체 간의 유전자 발현의 변이를 얼마만큼 유발할 수 있는가에 대해서는 연구된 바가 없었다.

김교수팀의 이번 연구는 후성 유전 인자가 환경 등의 영향에 의한 가역적 유전자 변이를 통해 세포 간, 개체 간의 변이를 유도하는 아주 중요한 요소라는 것을 밝힌 데에 의의가 있다.

이 결과는 주로 ‘유전적 변이’에 의해 유전자 발현 변이가 일어나는 경우에만 관심을 두고 있던 과학계에서는 새로운 시각으로 받아들여질 것으로 보인다.

특히 최근에는 TATA box라 불리는 DNA 서열의 존재가 유전자 발현 변이를 유발한다는 결과들이 Science, Nature 등 주요 저널에 보고됐는데, 이번 연구에서는 이것의 작용 기작도 후성 유전 인자와 TATA box의 상호 작용에 의한 것으로 밝혀냈다.

김교수는 “국내에서 수행된 이번 연구성과는향후 활발히 연구가 수행될 후성 유전학과 사람 간의 변이, 환경의 역할, 질병의 유발 메커니즘, 줄기 세포 분화 연구 등에서 중요한 근거를 제시해 줄 것이라고 기대된다”고 말했다.

또한 “이 연구를 사람으로 확대시켜 사람 간에 존재하는 후성 조절 인자의 유전학적인 차이와 유전자 발현의 변이에 대한 차후 협력 연구도 가능할 것”이라고 덧붙였다.