쇼크생물학연구소(the Salk Institute for Biological Studies) 학자들이 후성유전적 다양성(epigenomic diversity)의 패턴을 확인했는데, 이는 다양한 환경에 식물이 적응하게 할 뿐만 아니라, 작물의 생산과 사람의 질환 연구에도 도움이 될 수 있다. 학술지 Nature 에 3월 6일 실린 이번 발견은 전세계에서 발견되는 식물의 유전적 다양성 이외에, 식물이 발견되는 환경만큼이나 식물의 후성유전적 구성도 다양하다는 것을 보여준다. 후성유전체학은 한 가지 조절 수단(regulatory layer)으로 DNA 서열 상의 화학적 표지의 패턴을 연구한다. 식물이 자라는 곳에 따른 후성유전체 차이로 인해 식물이 그의 환경에 신속하게 적응할 수도 있다.
후성유전적 변이(modifications)는 DNA 알파벳(A-T-C-G)에서의 변화 없이도 유전자의 발현을 변화시킬 수 있으며, 이는 세포 기구(cellular machinery)의 변화를 미세하게 조율할 수 있는 부가 수단을 세포에 제공한다. 그리고 이러한 변화는 식물뿐만 아니라 사람에서도 일어난다.
세계 도처에서 수집된 애기장대 식물을 분석하여, 이 식물들의 후성유전체가 놀랄 만큼 다르다는 것을 발견했다고 선임저자인 에커(Joseph R. Ecker) 교수는 말한다. 그리고, 이 부가적 다양성이, 오랜 시간이 걸리는 DNA에서의 변화 없이도, 다양한 환경에 식물이 신속하게 적응할 수 있는 길을 만들 수도 있다고 한다.
식물에서의 후성유전적 변화에 대한 이해는 학자들로 하여금 다양한 목적으로 그 변화를 조절하게 할 수도 있는데, 그러한 목적에는 생물연료를 비롯하여 가뭄과 같이 스트레스가 많은 상황을 견딜 수 있는 작물을 만드는 것도 포함된다. 작물의 후성유전적 변화에 대한 지식은 생산자에게 무엇을 기를지를 말해줄 수 있으며, 어떤 상황에서 살아남고, 환경적 스트레스 요인에 적응할 수 있는 식물을 확인하는데 지대한 영향을 미칠 수 있다는 것이 에커 교수의 말이다. .
연구자들은, 에커 교수가 개발한 후성유전적 변화를 지도화(mapping)하는 방법인 메틸시씩(MethylC-Seq)을 사용하여, 애기장대 집단의 메틸화 패턴을 분석하였는데, 이 집단은 유럽에서 아시아, 스웨던, 카보베르데섬(the Cape Verde Islands)에 이르기까지 북반구의 다양한 기후 지역에서 수집된 것들이었다. 에커 팀은 애기장대의 유전체와 메틸화를 분석하였는데, 유전체는 전체 유전체 구성을, 메틸화는 후성유전적 코드 구성에 대한 것으로, 이 분석은 식물의 물리적 특성에 후성유전적 변화가 미치는 영향과 그의 환경에 대한 적응 능력을 이해하기 위한 첫 번째 단계의 연구이다.
다양한 기후 환경에서 유래한 식물 그룹 간에 메틸화 패턴에서의 변이를 기대하기는 했지마는 그 변화량이 기대보다 훨씬 더 컸다고 한다. 에커 팀은 이들 패턴을 분석하여, 그 패턴들이 식물 유전체에서의 유전자들의 활성에 미치는 영향을 도표화활 수 있었다. 메틸화로 유전자가 불활성화될 수 있으나, DNA 돌연변이와는 반대로, 메틸화 패턴은 가역적이어서, 유전자를 일시적으로 활성화시킬 수 있는 능력을 식물에게 제공한다. 후성유전적으로 조절될 수 있는 유전자들에 대한 이번 확인으로 환경 적응에 중요한 유전자 후보군이 좁혀졌다고 한다.
메틸화에 의한 유전자 침묵화(Methylation silencing)는 사람에서도 있어나고, 암의 치료에도 관련이 있는데, 한 가지 정형적인 특징이 종양 억제 유전자의 침묵화이다. 이들 종양억제 유전자의 발현이 후성유전체에 의해 차단될 경우, 그 메틸화의 제거로 다시 유전자가 활성화될 수도 있다고 한다. 야생에서 이들 메틸화 변이체가 생기는 방법에 대한 이해는 후성유전체에 대한 더 발전된 조작으로 이어질 수 있다.
에커 팀의 다음 연구는 메틸화 변이가 식물의 형질에 영향을 미치는 방법에 대한 것이 될 것이라고 한다. 스트레스로 인한 후성유전적 변화에 대한 분석으로, 그 식물에 어떤 변화가 가장 중요한지에 대한 단서를 얻을 수 있을 것이라는 것이다.
출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
원문:
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-03/si-hlo030413.php 제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2013.04.30 17:01
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