유전학 레포트 - 최근 후성유전이 매우 중요하게 대두되고 있다. 후성유전이 중요한 이유와 후성유전의 기전에 대해

I. 서론

유전학을 처음 배울 때는 DNA 염기서열이 생물의 설계도라는 설명이 가장 강하게 남았다. 그런데 같은 사람의 신경세포와 간세포를 비교하면 DNA 서열은 거의 같은데 만드는 단백질과 형태, 기능은 크게 다르다. 서열만으로는 왜 어떤 유전자는 켜지고 다른 유전자는 조용한지 충분히 설명하기 어렵다. 후성유전은 바로 그 틈을 다룬다. DNA 글자를 바꾸지 않고도 유전자 발현 상태를 조절하고, 세포 분열 뒤에도 일정 기간 그 상태를 이어 가게 하는 조절 층이다. 발생 과정부터 암과 대사질환 연구까지 여러 분야에서 후성유전이 주목받는 까닭은 유전정보를 고정된 문장으로만 보지 않고 세포가 어떤 문장을 읽을지 결정하는 과정까지 함께 볼 수 있게 해 주기 때문이다.

II. 본론

1) 같은 DNA가 다른 세포를 만드는 표지

수정란 한 개에서 시작한 세포들은 분열을 거듭하면서 근육, 피부, 신경, 혈액처럼 서로 다른 역할을 맡는다. 대부분의 체세포가 거의 같은 유전체를 갖는데도 결과가 다른 까닭은 세포마다 실제로 읽는 유전자 집합이 다르기 때문이다. 신경세포에서는 신경 전달과 축삭 기능에 필요한 유전자가 활발하고, 간세포에서는 대사와 해독에 관련된 유전자가 강하게 발현된다. 후성유전 표지는 세포가 가진 DNA 중 어느 구간을 쉽게 읽을지, 어느 구간을 접어 둘지 결정하는 데 관여한다. 한 번 정해진 세포 정체성이 분열 뒤에도 유지되는 데에도 이런 조절이 중요하다.

후성유전의 핵심은 염기서열 자체와 발현 상태를 구분한다는 데 있다. 돌연변이는 A, T, G, C의 배열을 바꾸지만 후성유전 변화는 배열을 그대로 둔 채 DNA나 히스톤 단백질에 화학 표지를 붙이거나 염색질 구조를 바꾼다. 같은 책의 문장을 지우고 다시 쓰는 것이 아니라 어떤 쪽은 펼쳐 놓고 어떤 쪽은 책갈피로 묶어 두는 모습에 가깝다. 비유가 모든 분자 과정을 설명할 수는 없지만 서열 변화와 발현 조절의 차이를 이해하는 데에는 도움이 된다. 세포는 여러 표지를 동시에 사용하며 한 종류의 표지만으로 유전자 발현을 결정하지 않는다.

후성유전이 유전학에서 중요한 또 다른 이유는 발생의 안정성과 유연성을 함께 설명하기 때문이다. 세포는 한 번 간세포가 된 뒤 매번 정체성을 새로 계산하지 않는다. 분열 과정에서 DNA 메틸화 패턴과 히스톤 상태가 어느 정도 복제되어 비슷한 발현 프로그램을 유지한다. 그렇다고 표지가 영구적인 것은 아니다. 발생 단계가 바뀌거나 외부 신호가 들어오면 특정 부위의 표지가 달라지고 유전자 발현도 변할 수 있다. 고정과 변화가 동시에 가능한 구조라서 후성유전은 환경과 유전체가 만나는 접점으로 자주 설명된다.

2) DNA 메틸화와 히스톤 변형이 염색질을 여닫는 과정