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후성유전학에 대한 새로운 소식들

후성유전학에 대한 새로운 소식들 

(Epigenetics in the News)

David F. Coppedge


      후성유전학(epigenetics)은 주류가 되고 있다. 유전학 보다 우위에 있는 이 과정은 이전에 생각했던 것보다 더 많은 조절을 하고 있는 것으로 나타난다.

후성유전학이라는 과학 분야는 DNA가 유전학의 ”마스터 분자(master molecule)”라는 개념인, 분자생물학의 중심원리(Central Dogma of Molecular Biology)를 뒤흔들어 놓았다. 이 1960년대의 교리는 DNA의 정보로부터 단백질들이 만들어지고, 주변에 다른 길은 없다는 것이었다. 이제 후성유전학(epigenetics, epi: 위(above), genetics: 유전학)은 분자생물학의 중심원리와 모순된다는 것이 받아들여지고 있다. 이것이 맞는다면, 후성유전학을 고려하지 않았던 진화론적 설명은 심각하게 왜곡됐을 위험이 있다. 이제 DNA에 유전암호만 있다고 더 이상 말할 수 없게 되었다. 거기에는 후성유전학적 암호, 막 암호, 분자기계들에 대한 암호, 히스톤 암호, 스플라이싱 암호, 그리고 모든 방향으로 전달되는 수많은 다른 암호 근원들이 들어있음을 알게 되었다. 이 암호들에 있는 정보는 종종 대물림(유전)될 수 있다는 것이다. 이제 세포는 DNA 도서관에서 작동되고 있는, 초고도 복잡성의 일련의 암호 및 조절 시스템으로 간주되고 있다. 아래는 후성유전학에 대한 최근 뉴스들이다.


동물에서 후성유전학적 유전의 기능과 메커니즘.(Nature Reviews Molecular Biology2018. 11. 13). 후성유전학적 과정에 대한 새로운 지식들은 생물체의 복잡성이 거대한 스케일임을 일깨워주고 있다. 고등한 생물에서 그것은 점점 더 복잡하게 나타난다는 것이다 :

DNA 메틸화(DNA methylation), 히스톤 변형(histone modifications), 또는 RNA와 같은 후성유전학적 결정인자들이 감수분열 생성물(생식세포)을 통해 다음 세대로 전달될 수 있다는 생각은 오랫동안 견지되어 왔었다. 그러한 감수분열성 후성유전학적 대물림(meiotic epigenetic inheritance, MEI)은 효모, 식물, 선충(nematodes)에서는 매우 일반적이지만, 포유류에서는 많은 논란이 있어왔다. 이제 유전체학(genomics)의 기술적 발전으로, 생식세포계열과 접합체 후성유전체에 대한 정보 수집이 가능하게 되었고, 다양한 종에서의 후성유전학적 대물림에 대해 더 많은 이해를 하게 되었다. 후성유전학적 대물림에서 DNA 메틸화의 역할은 불분명하지만, 유전체 전반에 걸친 연구 결과들에 의하면, 이전에는 잘 인식되지 못했던 포유류 유전체의 일부가 발달 과정에서 후성유전학적으로 재프로그램 되어 우회하고 있음을 가리키고 있었다. 특히 히스톤 변형, tRNA 조각, microRNA의 세대간 대물림은 자손의 유전자 조절에 영향을 줄 수 있다.


인트론은 기아(starvation)에 대한 세포 반응의 조정자이다.(Nature2019. 1. 16). 메신저 RNA(mRNA)가 단백질 조립을 위해 핵에서 나와 리보솜으로 보내지기 전에, 스플라이오솜(spliceosomes)에 의해 잘려질 필요가 있는 유전자 내에서, 암호가 없는 이 미스터리한 인트론이 확장되는 이유가 서서히 밝혀지고 있다. 인트론은 진화론적 과거로부터 남겨진 ”쓰레기 DNA(junk DNA)”가 아니라, 기능이 있는 것으로 보인다. 적어도 한 가지 경우에서 분명했는데, 인트론은 스트레스를 받는 동안 단백질 생산의 수준을 조절하는 것으로 보인다. 저자는 다음과 같이 설명한다 :

출아하는 효모(budding yeast)의 유전자에서 알려진 인트론을 모두 체계적으로 제거하면, 대부분의 경우에서, 인트론의 결실(deletion)이 있는 세포는 영양소가 고갈될 경우 손상을 입고 있었다. 인트론이 성장에 미치는 영향은 숙주 유전자의 발현과 관련이 없었으며, 숙주 mRNA의 번역이 차단된 경우에도 번식되었다. 전사된 전사체와 유전자들에 대한 분석에 의하면, 인트론은 영양소 감지 TORC1 및 PKA 경로의 하단에 있는 리보솜 단백질 유전자의 억제를 강화하여, 기아에 대한 저항성을 증진시키는 것으로 나타났다. 우리의 결과는 유전자내에서의 진화적 보존(evolutionary preservation)을 설명할 수 있고, 기아에 대한 세포 적응의 조절 메커니즘을 밝히는데 도움이 될 수 있는, 인트론의 기능을 보여준다.

지적설계 진영은 이 사실을 인트론이 기능적이고 유익하다는 예측을 확증하는 것으로 보고 있다.(Evolution News & Science Today, 2019. 1. 24). ”유전자내에서의 진화적 보존”이라는 그들의 말은 DNA와 유전자들이 처음부터 진화했을 것이라는 생각으로부터 온 순환논법임을 주목하라.


후성유전학 : 그것은 우리의 심리에 어떤 영향을 미치는가?(The Conversation2019. 1. 24) 후성유전학이 우리 각자에게 가까이 다가와 있다. 트리니티 칼리지(Trinity College Dublin)의 유전학 및 신경과학 부교수인 케빈 미첼(Kevin Mitchell)은 이렇게 말했다 :

‘본성 대 양육(nature versus nurture)’ 논쟁에서, 양육은 후생유전학이라는 새로운 지원군을 갖게 되었다. 분자생물학에서 도입된 후생유전학은 유전자가 운명이 아니라는 주장에 과학적인 힘을 실어주고 있다. 우리의 심리적 특성에 대한 유전적 영향에 대한 압도적인 증거들은 많은 사람들에게 숙명론적 시각을 갖게 했다. 그것 중에 하나가 우리가 자신의 정신과 자신의 행동을 통제하는 것이 아니라, 생물학의 노예라고 생각하는 것이다. 유전자 발현을 조절하는 메커니즘인 후성유전학은 유전적 결정론으로부터 빠져나올 수 있게 하는 것으로, 즉 우리의 선천적 본성을 초월하여, 우리 자신을 변화시킬 수 있는 수단을 제공할 수 있는 것처럼 보인다. 


유전자 조절은 디지털 방식이고, 확률론적(추측통계학)적 방식일 수 있음을 연구는 보여준다. (Science Daily2018. 8. 23). 이 기사는 유전체(genome)를 하드웨어로, 후성유전체(epigenome)를 소프트웨어에 비유하고 있었다. 또한 후성유전체를 온도조절 장치에 비유하기도 했다. 디지털 방식은 특별한 상황 하에서 유전자의 스위치를 켜고 끄는 프로그램이다. 확률론적 방식은 그 상황이 도달했을 때, 스위치가 변환될 확률이다. 조건이 강할수록 반응의 가능성이 높아진다. 국립보건원(National Institutes of Health)의 연구자들은 후성유전학을 진지하게 받아들이고 있었다. 그들의 논의는 진화론보다 지적설계와 훨씬 더 친근하게 들린다.

우리 몸의 모든 세포들은 동일한 유전자 세트, 또는 유전체를 갖고 있으며, 잠재적으로 모든 유형의 세포가 될 수 있다. 예를 들어, 후성유전체는 발달(성장) 동안에 한 세포가 피부세포가 되도록, 또는 신경세포가 되도록 이끄는 과정을 조정한다. 유전체가 컴퓨터의 하드웨어와 같은 것이라면, 후성유전체는 특정 유전자를 켜고, 다른 유전자를 꺼서, 피부세포를 생겨나게 하거나, 다른 유전자들을 켜고, 꺼서, 신경세포가 되도록 경로를 설정하는 소프트웨어이다.


후성유전학과 진화론

흥미롭게도 이들 논문이나 기사들 중에 어떤 것도 진화(evolution)를 언급하고 있지 않았으며, 후성유전학이 무작위적인 진화론적 과정으로 어떻게 생겨날 수 있었는지 말하고 있지 않았다. 인트론에 대한 Nature 지의 두 번째 논문만이, 스트레스를 받는 동안 대사를 조절하는 그들의 능력이 진화적 이점으로 작용했을 수 있다고 단순히 제안하고 있었다. 그것이 언제, 어떻게, 왜 특화되었는지를 명시하지 않고 말이다.

이러한 데이터로부터, 사실상 세포 대사를 조절할 수 있는 영양분 이용성(nutrient availability)이 영양분이 풍부한 환경에서의 성장 속도를 보상해줄 수 있는 하나의 기능으로서, 주요한 진화적 이점으로 작용했을 것으로 우리는 주장한다. 



그것이 ”설계적 이점” 대신에, ”진화적 이점”이어야 하는 이유는 무엇인가? 좋은 설계자는 풍부하거나 결핍될 수 있는 자원의 변동 가능성을 고려한다. 예를 들어, 전력망 회로에는 순간적인 높은 전압(spikes), 지속적 높은 전압(surges), 지속적 낮은 전압(brown-outs) 등의 경우에 전력망의 손상을 예방하기 위한 스위치들이 내장되어 있다. 이 인용문의 핵심은 존재하고 살아남은 것들은 모두 무작위적인 돌연변이들에 의해서 우연히 생겨났다는 ”만물 우연발생의 법칙(Stuff Happens Law, 자연선택)”의 결과였음을 가정하고 있다는 것이다. 어떠한 새로운 암호나 조절기능들이 발견되어도, 이러한 것들이 모두 우연히 생겨났다는 것이다. 그들은 우연에 모든 것을 걸었다! CEH는 유용하고 명확한 설명을 위해, 세속적 전문용어에서 진화론적 용어를 골라내는 스플라이오솜(spliceosomes)과 같다.

”본성 대 양육”에 대해 말하면, 그것은 잘못된 이분법이다. 본성이나 양육 모두 우리를 유전이나 환경에 좌우되도록(치우치도록) 만들기 때문에, 확률론적이고, 결정론적이다. 미첼은 말한다. ”우리는 여전히 우리의 행동을 통제할 수 있다. 우리는 우리의 습관을 고치고 바꿀 수 있다. 우리는 우리 자신의 잠재의식적 성향을 어느 정도 뛰어넘을 수 있다.” 이렇게 말하는 사람은 누구인가? 이렇게 말할 때, 그는 본성과 양육을 초월한 어떤 것을 그의 사고 안으로 도입하는 것이다. 그것은 자유의지, 선택, 책임이다. 그것들(자유의지, 선택, 책임)은 정말로 유물론자의 낡은 세계관을 뛰어넘고 있는 것이다. 다르게 생각하는 것은 자신의 말을 훼손하는 것이다. 그는 후성유전학과 심리학에 관한 글쓰기를 선택한 것일까? 그는 자신의 본성을 초월하여, 그렇게 하도록 양육되었는가? 분명히 본성과 양육은 그의 글에 영향을 주었지만, 본성과 양육이 그의 글을 결정하지 않았다. 그는 자신의 생각을 선택했다. 그런 다음 자신의 고유한 방식으로, 자신의 본성(손가락)과 양육(교육)을 사용했다. 우리도 그렇게 한다. 우리는 유전학이나 환경의 희생자라고 주장할 수 없다. 우리는 우리의 생각과 행동에 책임을 져야 한다.



번역 - 미디어위원회

링크 - https://crev.info/2019/01/epigenetics-in-the-news/

출처 - CEH, 2019. 1. 26.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=7003

참고 : 6321|6126|5994|5918|5730|5762|5655|6773|6910|5262|6627|5420|5698|5335|5170|5919|6969|6938|6919|6901|6890|6836|6597|6490|6550



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