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유전 스트레스

30.10.2015

최근에는 부모의 삶의 방식, 그들의 삶의 경험이 후손의 삶에 영향을 미친다고 점점 더 자주 말합니다. 예를 들어, 이전 세대가 견뎌야 했던 배고픔이나 심리적 스트레스는 다음 세대의 심리와 신진대사에 영향을 미칩니다.

1944년 전 에모리 대학의 연구원들은 네이처 신경과학(Nature Neuroscience)에 겁에 질린 쥐가 부모가 두려워하는 것과 똑같은 것을 두려워하는 아기를 낳는다는 논문을 발표했습니다. 또 다른 잘 알려진 예는 XNUMX년 겨울의 유명한 기근에서 살아남은 네덜란드 여성의 자녀와 손주들의 당뇨병과 비만 경향이 증가했다는 것입니다. (여기서 우리가 이해하는 바는 네덜란드 기근의 구체적인 특징에 있는 것이 아니라 생물학자들과 의사들이 이 역사적 상황에 주목하고 그것을 조사하기 위해 노력했다는 사실에 있다.) 그러한 관찰들이 이제 축적되어, 우리는 반복한다. , 이미 충분하지만 여기에 한 가지 문제가 있습니다. 굶주림이나 심리적 스트레스 또는 외부의 다른 유사한 영향이 돌연변이를 일으키지 않으며 DNA의 뉴클레오티드 시퀀스에 표현된 유전 코드를 변경하지 않습니다. 문제는 이 모든 것이 어떻게 상속되는지에 대한 것입니다.

이러한 효과는 유전자의 활성을 제어하는 후성유전학적 메커니즘에 기인하는 것으로 믿어집니다. 그 중 몇 가지 유형이 있으며, 그 중 주된 것은 DNA의 질소 염기의 메틸화, 히스톤의 변형(DNA 포장 단백질) 및 조절 RNA의 작용입니다. 메틸기, 변형된 히스톤, 조절 RNA 모두 특정 유전자의 기능을 장기간, 거의 평생 동안 변화시킬 수 있으며 이러한 메커니즘은 종종 외부 요인의 영향으로 활성화됩니다. 또한 일부 데이터에 따르면 후성 유전 적 변화의 특성이 유전 될 수 있습니다. 그러나 이것이 정확히 어떻게 발생하는지, 그리고 발생하는지 여부는 여전히 열띤 토론입니다.

다음 세대로 넘어가기 위해서는 생식세포에 변형이 보존되어야 하지만, 당분간은 모든 실험에 따르면 동물에서 생식세포가 성숙하면 모든 후성유전적 표시가 지워지는 것으로 나타났습니다. 그러나 XNUMX년 전 사이언스(Science)는 생식 세포 DNA의 일부에서 그러한 흔적이 여전히 보존되어 있다는 기사를 발표했습니다(그 기사에서 우리는 DNA 메틸화에 대해 이야기했습니다). 그리고 작년에 취리히 대학의 전문가들은 일부 조절 RNA가 부모로부터 자손에게 스트레스 경험을 전달하는 역할을 할 수 있다고 보고했습니다. 쥐가 스트레스를 받은 후 조절 분자는 해마와 혈청, 정자 모두에 나타났습니다. 그리고 그러한 정자로 수정한 후 얻은 새끼들은 행동과 대사에서 부모와 동일한 스트레스 후 특징을 보여주었습니다.

모든 것은 적어도 조절 RNA와 관련된 후성 유전적 설정이 세대에서 세대로 전달될 수 있음을 나타냅니다. 이러한 RNA와 전달 효과 사이의 인과 관계를 직접 확인하는 것만 남았습니다. 이것은 펜실베니아 대학의 트레이시 베일과 그녀의 동료들에 의해 수행되었습니다. 지금까지 그들은 스트레스를 받은 수컷의 자손이(항상 백색 소음이든, 포식자의 냄새든, 규칙적인 이동 제한이든) 그러한 상황에 이미 더 약한 반응을 한다는 증거를 축적했습니다. 낮은 수준의 스트레스 호르몬 코르티코스테론에서 두드러집니다. 한편 스트레스를 받은 부계 생쥐의 정자에는 여러 종류의 조절 RNA가 축적되어 있음이 밝혀졌다(좀 더 정확히 말하면 다른 종류의 RNA에 비해 크기가 작아 미세조절, 마이크로RNA라고 부른다).

PNAS의 기사에 설명된 새로운 실험에서 연구원들은 miRNA를 가져와 정상 쥐의 수정란에 주입한 다음 암컷에 이식하고 쥐가 나타날 때까지 기다렸습니다. 그 후, 그들은 겁에 질린 남성에게서 직접 태어난 사람들과 마찬가지로 스트레스에 대한 감소된 반응을 보였습니다. 모든 유전 물질은 아무 것도 두려워하지 않는 평범한 부모에게서 왔기 때문에 그것이 모두 외래 microRNA에 관한 것임이 분명했습니다.

일반적으로 microRNA는 유전자의 활동을 억제합니다. 예상대로 난자의 일부 유전자는 조절 RNA가 도입된 후 작동하지 않았습니다. 이 연구의 저자는 또한 수많은 생리적 및 행동적 반응(수면과 음식에서 생식에 이르기까지)을 제어하는 뇌샘인 시상하부의 상태를 분석하려고 했습니다. 코르티코스테론의 수치는 무엇보다도 시상하부에 달려 있습니다. 실제로, miRNA 처리된 수정란에서 자란 쥐의 일부 유전자는 다르게 작동했습니다. 흥미롭게도 그들은 콜라겐과 세포외 기질 단백질과 관련이 있었습니다. 이것이 스트레스 반응과 어떻게 관련되는지는 완전히 명확하지 않습니다. 결합 조직 콜라겐과 기질 단백질 합성의 변화가 혈액과 뇌 사이에 있는 혈액-뇌 장벽의 투과성에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 차례로 스트레스 신호에 대한 시상하부의 민감도에 영향을 미칩니다.

일반적으로 발달 초기 단계에서 유전적 활동의 변화가 스트레스에 대한 반응의 변화로 이어지는 방법을 살펴보아야 합니다. 미세조절 RNA는 여기에서 간접적으로 작용하는 것 같습니다. 세포 분열 후 그 수준이 매번 갱신되지 않고 성체 쥐의 뇌에서는 그 수가 매우 정상이 됩니다. 한편, 스트레스가 정자의 miRNA에 어떤 영향을 미칠 수 있는지, 그리고 이 경우 다음 세대의 정자에는 어떤 일이 일어나는지 분자 기전을 통해 알아내는 것도 흥미로울 것입니다. 마지막으로, 스트레스 반응은 구조상 매우 복잡하며, 스트레스 반응의 다른 측면은 다른 RNA와 잘 연관될 수 있습니다.

얻은 데이터는 위에서 언급한 Zurich 그룹의 결과와 매우 일치합니다. 그들은 스트레스, microRNA 및 남성 생식 세포의 영향에 대해서도 이야기했습니다. 그건 그렇고, 스트레스뿐만 아니라 비만도 남성 혈통을 통해 전염될 수 있으며 아들에게만 전염되는 것으로 보입니다. 오하이오 대학의 연구원들은 몇 년 전에 이것을 보고했습니다(이 실험은 다시 생쥐에서 이루어졌지만). 그러나 그것은 여전히 어떤 의학적 및 임상적 결론과도 거리가 멀다는 점에 유의하십시오. 우리는 여전히 어떤 조건에서 후성 유전이 작동하는지, 그리고 정상적인 비 실험실 조건에서 "유전학"을 "후성 유전학"에서 분리하는 방법을 모릅니다.

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