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바나나를좋아하는원숭이
후성유전적 변화는 어떤 원리로 일어나며, 부모에게 생긴 변화가 자손에게도 전달될 수 있나요?
생물학 분야 중에서 후성유전과 관련하여 궁금한 점이 있습니다. DNA 염기서열 자체는 변하지 않았는데도 환경, 식습관, 스트레스 등이 유전자 발현에 영향을 줄 수 있다고 합니다. 이러한 후성유전적 변화는 어떤 원리로 일어나며, 부모에게 생긴 변화가 자손에게도 전달될 수 있나요?
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 후성유전은 DNA의 염기서열 자체는 변하지 않지만, 유전자가 얼마나 활발하게 작동하는지를 조절하는 생명현상을 말하며, 주로 DNA 메틸화, 히스톤 단백질의 화학적 변형, 그리고 비암호화 RNA에 의해 일어납니다. DNA 메틸화는 DNA의 특정 부위에 메틸기라는 작은 화학물질이 붙는 현상으로, 메틸기가 많이 붙은 유전자는 전사를 담당하는 단백질이 접근하기 어려워져 발현이 억제되는 경우가 많습니다. 반대로 메틸기가 제거되면 유전자가 다시 활성화될 수 있고, DNA는 히스톤이라는 단백질을 감고 있는데, 히스톤에 아세틸기나 메틸기 등이 붙으면 DNA가 느슨하게 풀리거나 더 단단히 감겨 유전자 발현이 증가하거나 감소합니다.
환경도 이러한 변화에 큰 영향을 주는데요, 영양 상태, 운동, 스트레스, 수면, 흡연, 음주, 독성 물질, 감염 등은 세포 안의 효소 활동을 변화시켜 DNA 메틸화나 히스톤 변형을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어 장기간의 영양 부족은 대사와 관련된 유전자의 후성유전적 상태를 바꾸어 에너지를 절약하는 방향으로 유전자 발현을 조절할 수 있으며, 만성 스트레스는 스트레스 호르몬과 관련된 유전자들의 발현에 영향을 미치는 후성유전적 변화를 유도하기도 합니다. 부모에게 생긴 후성유전적 변화가 자손에게도 전달될 수 있을지에 대해서는 현재도 활발히 연구되고 있는 분야입니다. 일반적으로 정자와 난자가 만들어지고 수정란이 발생하는 과정에서는 대부분의 후성유전적 표지가 한 번 지워지는 후성유전 재프로그래밍이 일어납니다. 이는 새로운 개체가 특정 조직의 기억을 물려받지 않고 처음부터 정상적으로 발생하도록 하기 위한 매우 중요한 과정입니다. 하지만 그렇다고 해서 모든 후성유전 표지가 완전히 사라지는 것은 아닌데요, 일부 DNA 메틸화 표지나 특정 비암호화 RNA는 재프로그래밍을 피하여 다음 세대로 전달될 가능성이 있으며, 이를 세대를 거치는 후성유전 전달이라고 합니다. 동물실험에서는 부모의 식이, 스트레스, 독성물질 노출 등이 자손의 대사, 행동, 질병 위험에 영향을 준 사례가 여러 차례 보고되었습니다. 감사합니다.
채택된 답변후성유전은 DNA 염기서열을 바꾸지 않고 유전자의 발현을 켜고 끄는 현상을 말합니다.
우리 몸은 말씀하신 스트레스나 식습관, 독소 같은 환경적 자극을 받으면 화학적 신호를 통해 특정 유전자의 발현을 조절하는데 그 방법은 크게 세가지로 볼 수 있습니다.
먼저 DNA에 메틸기가 붙어 유전자 작동을 막는 DNA 메틸화가 일어나며 조절할 수 있고, DNA가 감긴 히스톤 단백질이 느슨해지거나 단단해지며 유전자 접근성을 조절하기도 하며, 비코딩 RNA가 이미 만들어진 유전 정보 물질을 방해해 단백질 합성을 차단하기도 합니다.
그리고 부모가 겪은 환경적 변화의 흔적은 자손에게 실제로 유전될 수 있습니다.
본래 유전학에서는 정자와 난자가 만날 때, 부모가 살면서 겪은 후성유전적 흔적은 모두 지워지고 자녀에게는 백지상태로 물려준다고 보고 있었습니다.
하지만 최근 연구들에서, 이 초기화 과정을 살아남아 자손에게 그대로 이어지는 후성유전적 표식들이 존재한다는 것이 밝혀졌습니다.
특히 특정 스트레스나 영양 상태로 변한 표식이 대표적인데, 기근을 겪은 산모의 후손이 대대로 비만과 당뇨에 취약해진 네덜란드 사례가 대표적입니다.
결국 나의 식습관이나 스트레스, 생활 방식이 자녀와 손주의 건강 체질에 직접 영향을 줄 수도 있는 것입니다.
안녕하세요, 원숭이님. 이중철 전문가입니다.
네, 후성유전적 변화는 DNA 염기서열은 그대로인데 유전자의 켜짐과 꺼짐, 세기, 타이밍이 바뀌는 현상이에요.
주된 원리는 DNA 메틸화, 히스톤 변형, 염색질 구조 변화 같은 표식이 유전자 접근성을 바꾸는 것입니다.
1. 어떤 원리인가요?
유전자는 DNA에 적혀 있지만, 실제로 단백질이 얼마나 만들어질지는 DNA 주변의 '표지'와 포장 상태에 따라 달라지는데요. 예를 들어, DNA 메틸화가 늘면 특정 유전자가 잘 읽히지 않고, 히스톤이 느슨하게 풀리면 유전자가 더 잘 발현될 수 있습니다. 그래서 환경, 식습관, 스트레스가 유전자 발현을 바꿀 수 있는 것이랍니다.
2. 왜 환경이 영향을 주나요?
세포는 외부 자극을 받으면 그 정보를 화학적 표식으로 바꾸어 저장해요. 이런 표식은 세포가 분열할 때 복제되어 유지될 수 있어, 같은 DNA를 가진 세포도 서로 다른 기능을 하게 됩니다. 즉 후성유전은 '유전자 자체'보다 유전자 사용법을 바꾸는 조절이라고 이해하면 쉬울 거에요.
3. 자손에게도 전달되나요?
가능은 하지만, 항상 되는 것은 아니에요. 일부 후성표지는 생식세포에 남아 다음 세대로 이어질 수 있습니다. 다만 인간과 포유류에서는 수정란 형성 과정에서 후성표지가 대량으로 초기화되는 리프로그래밍이 일어나기 때문에, 대부분의 변화는 그대로 전달되지 않습니다. 그래서 자손 전달은 이러한 이유로 '가능하지만 제한적'이라고 보는 것이 정확합니다.
4. 어떤 경우에 남을 수 있나요?
일부 연구에서는 스트레스나 영양 상태가 생식세포의 후성표지에 영향을 주어 자손의 특성에 흔적을 남길 수 있다고 보고 있어요. 하지만 이런 결과도 100% 확정적으로 전달되는 것이 아니라, 확률과 조건에 따라 달라집니다. 즉 후성유전은 유전보다 더 유연하지만, 동시에 더 쉽게 지워지기도 한답니다.
정리하자면,
후성유전은 DNA 문장은 안 바뀌지만 읽는 방식이 바뀌는 것이고, 그 변화는 일부 경우 자손에게도 갈 수 있지만 대부분은 초기 단계에서 다시 지워집니다. 그래서 환경과 생활습관이 중요하다는 말은 맞지만, 그것이 곧바로 세대 간에 그대로 '복사'된다는 뜻은 아니랍니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉