메틸화를 통해서 유전자 발현을 촉진하는 경우도 있나요?
안녕하세요. 일반적으로는 DNA의 프로모터 서열에 존재하는 CG 서열에 메틸화를 걸면 히스톤탈아세틸화효소의 기작으로 인해 DNA가 응축되어 발현이 억제된다고 알려져 있는데요, 이와는 반대로 메틸화를 통해 유전자 발현을 촉진하는 경우도 있을까요?
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
네 주로 프로모터가 아닌 인핸서 유전자체, 반복서열에서의 메틸화는 전사인자 결합을 방해하지 않거나 오히려 억제인자 결합을 막아 발현을 높이기도 한답니다.
또한 히스톤 메틸화는 전형적으로 활성화 표지로 작용해 전사를 촉진합니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
유전자몸통메틸화나 틍정전사인자 결합부위의 메탈화는 전사억제요소를 차단하거나 크로마틴구조를 안저오하해서 오히려 발현을 촉진할 수 있습니다.
프로모터 메탈화는 억제, 유전자 내 또는 조절요소 메탈화는 경우에따라 활성화라는 차이가있습니다.
감사합니다.
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.
전사억제단백질의 경합부위를 메틸화를통해 차단하거나, 유전자 체내부 메틸화가 전사효율을 높여주는경우 특정맥락에서는 메탈화가 발현촉진으로 작용할 수 있습니다.
즉, 메틸화는 위치나 단백질상호작용에따라 억제뿐아니라 발현 활성화의 조절자로도 기능할 수 있습니다.
결론부터 말씀드리면 DNA 메틸화가 유전자 발현을 촉진하는 경우도 있습니다.
이는 주로 유전자의 본체나 인트론의 CpG 메틸화에서 관찰됩니다.
일반적인 프로모터 CpG 섬의 메틸화는 전사를 억제하지만, 유전자의 본체나 다른 부위의 메틸화는 다른 기능을 합니다.
보통 유전자 본체의 메틸화는 프로모터가 아닌 위치에서 불필요한 전사가 시작되는 것을 막아 전사를 안정적으로 유지하는 역할을 합니다.
또한 일부 연구에 따르면, 유전자 본체 메틸화는 RNA 중합효소의 전사 신장 효율을 높여 유전자 발현을 촉진하고, 특정 상황에서는 대체 프로모터 부위의 메틸화가 오히려 전사를 활성화하기도 합니다.
결론적으로 DNA 메틸화의 역할은 메틸화가 일어나는 위치와 유전자의 구조에 따라 매우 다양하다 할 수 있습니다.
안녕하세요. 질문자님.
이중철 과학기술전문가입니다.🙂
질문하신 내용 잘 읽어보았습니다.
DNA 메틸화가 유전자 발현을 촉진하는 경우가 있는지에 대한 매우 흥미로운 질문을 해주셨군요.
일반적인 개념을 뛰어넘는 심화 질문이셔서 저도 매우 기쁘네요.
그럼, 최대한 명쾌하게 답변해 드릴게요! ✨
1. 질문의 요지
DNA의 프로모터 메틸화가 유전자 발현을 억제하는 일반적인 원리와 달리, 메틸화가 오히려 유전자 발현을 촉진하는 경우가 있는지 궁금해하시는군요.
2. 답변
가장 중요한 점: 네, 맞습니다.
드물지만 메틸화가 간접적으로 유전자 발현을 촉진하는 경우가 있습니다.
이는 메틸화가 유전자 발현을 억제하는 기능을 가진 DNA 서열에 작용할 때 발생합니다.
3. 구체적인 설명 및 근거
이유:
일반적으로 유전자 발현을 시작하는 프로모터(promoter) 영역에 메틸기가 붙으면, 히스톤 단백질의 응축을 유도하여 유전자 발현을 억제합니다.
하지만 유전자 발현에는 '억제 인자(repressor)'나 '절연체(insulator)'와 같은 여러 조절 요소들이 관여합니다.
만약 메틸화가 이러한 억제 인자의 기능을 방해한다면, 결과적으로 유전자 발현을 촉진하게 됩니다.
4. (참고) 실제 사례/대응방안 등
억제인자(Repressor) 결합 방해:
- 일부 억제인자(repressor) 단백질은 특정 DNA 서열에 결합하여 유전자 발현을 억제합니다.
그런데 만약 이 억제인자 결합 서열에 메틸화가 일어나면, 억제인자가 DNA에 제대로 붙지 못하게 됩니다.
- 이렇게 억제 기능이 사라지면서, 해당 유전자는 평소보다 더 활발하게 발현될 수 있습니다.
이는 메틸화가 직접적으로 발현을 촉진하는 것이 아니라, 억제를 해제(derepression)하여 발현을 증가시키는 간접적인 방식입니다.
절연체(Insulator) 기능 조절:
- 절연체(Insulator)는 인핸서(enhancer)와 프로모터 사이의 유전자를 분리하는 역할을 합니다.
즉, 인핸서의 영향을 특정 유전자에만 미치게 하고 다른 유전자로는 전달되지 않게 막아줍니다.
- 만약 이 절연체 서열에 메틸화가 일어나면, 절연체의 기능이 상실됩니다.
그러면 인근에 있던 인핸서의 활성화 기능이 주변 유전자들에도 영향을 미쳐 발현을 촉진할 수 있습니다.
H19 유전자의 발현 조절이 이 기작의 대표적인 예시입니다.
5.결론: 따라서 메틸화는 단순히 유전자를 '끄는' 스위치가 아니라, 유전자 발현의 복잡한 네트워크를 조절하는 중요한 기작 중 하나입니다.
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궁금증이 조금이라도 해소되셨기를 바랍니다.
언제든지 더 궁금한 것이 생기면 똑똑 문을 두드려 주세요~.👋
이상, 이중철 과학기술전문가였습니다.🙂
감사합니다.
네, 일반적으로 DNA 메틸화는 유전자 발현 억제와 연관되어 있지만, 경우에 따라 메틸화가 발현을 촉진하는 상황도 존재하는데요 프로모터에 있는 CpG 서열이 메틸화되면, 전사인자 접근이 방해되고, 메틸-CpG 결합 단백질이 히스톤 탈아세틸화 효소(HDAC)를 불러 염색질 응축을 유발하기 때문에 유전자 전사가 억제됩니다. 이와 같은 후성유전학적 억제의 대표적인 사례로는 X염색체 불활성화, 유전자 각인, 종양 억제 유전자 전사 억제이 있습니다.
반면에 프로모터가 아닌 유전자 몸체 또는 인핸서 영역의 CpG 메틸화는 오히려 전사를 촉진할 수 있는데요, 메틸화된 DNA가 억제 인자 결합을 막기 때문에 오히려 전사는 촉진됩니다. 감사합니다.
네, 특정 조건에서는 DNA 메틸화가 유전자 발현을 촉진할 수 있습니다. 일반적으로 알려진 프로모터 영역의 메틸화는 유전자 발현을 억제하지만, 유전자가 전사되는 영역인 유전자 몸체에 메틸화가 일어나면 오히려 유전자 발현이 활발한 상태와 관련이 있는 경우가 많습니다. 이는 유전자 몸체의 메틸화가 불필요하거나 잘못된 위치에서 전사가 시작되는 것을 막아주고 전사 과정을 안정화시켜 결과적으로 유전자가 효율적으로 발현되도록 돕기 때문입니다. 또한, 특정 유전자 발현 억제인자가 DNA에 결합하는 것을 메틸화가 물리적으로 방해하여 억제인자의 기능을 막음으로써 유전자 발현을 촉진하는 사례도 존재합니다.