후성유전학: 두 판 사이의 차이

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'''후성유전학'''(後成遺傳學, {{llang|en|epigenetics}}) 또는 '''후생유전학'''(後生遺傳學)은 [[DNA]]의 염기서열이 변화하지 않는 상태에서 이루어지는 [[유전자 발현]]의 조절인 후생유전적 유전자 발현 조절을 연구하는 [[유전학]]의 하위 학문이다. 이를 매개하는 분자적 수준의 이해는 아직 완벽하지 않지만, 일반적으로 CpG 염기서열 가운데 [[시토신]] 염기에 특이적으로 일어나는 [[DNA 메틸화]]와 [[히스톤]]의 변형에 의해 조절되는 [[염색질|크로마틴]] 구조의 변화에 두 가지의 기전이 주요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.<ref>윤봉준, [http://www.ksmb.or.kr/storage/NewsBoardFiles/312_%EB%87%8C%EC%8B%A0%EA%B2%BD%20%EB%B0%9C%EB%8B%AC%20%EB%B0%8F%20%EA%B8%B0%EB%8A%A5%EC%9D%98%20%ED%9B%84%EC%83%9D%EC%9C%A0%EC%A0%84%EC%A0%81%20%EC%A1%B0%EC%A0%88%20%EA%B8%B0%EC%A0%84.pdf 뇌신경 발달 및 기능의 후생유전적 조절 기전],분자세포 생물학 뉴스</ref>
유전학에서, 후성유전학은 세포가 어떻게 영향을 미치는지 그리고 유전자를 불규칙적으로(때때로) 바꾸는 외부 또는 환경요인으로부터 초래된 세포 및 생리학적 표현 특성의 다양성을 연구하는 학문이다.
따라서, 후성유전학 연구는 세포의 전사적인 잠재성 내에서 역동적인 변화를 설명하려고 한다.
유전이 되지 않는 과정을 설명하기 위한 후성유전학이라는 용어의 사용이 비록 논란이 있을 수도 있지만 이러한 변화는 유전되거나 그렇지 않을 수도 있다.
DNA 염기순서의 변화를 기반으로 하는 유전학과는 달리, 후성유전학의 세포표현 또는 유전자 발현의 변화는 다른 원인들을 갖게 되어 접두사 epi-를 사용한다. (그리스어 : επί - 주위의 외부 이상)
이 용어는 또한 그들 스스로의 변화를 가리키는데, 뉴클레오티드 배열의 변화를 포함하지 않는 게놈에 있어서의 기능적으로 관련된 변화이다.
그러한 변화를 생성하는 메커니즘의 예는 근본적인 DNA 염기순서를 바꾸지 않은 채 유전자들이 어떻게 발현되는지를 변화시켜주는 각각의 DNA 메틸화와 히스톤 수정(변경)이다.
유전자 발현은 DNA의 촉진유전자 억제유전자 영역에 부착하는 리프렛 단백질의 작용을 통해 제어 될 수 있다.
이러한 후성유전학의 변화는 세포의 수명의 지속을 위한 세포 분열을 통해 지속 될 수 있으며, 또한 그들이 생물의 기초가 되는 DNA 서열의 변화를 수반하지 않음에도 불구하고 여러 세대를 위해 지속 될 수도 있다.
대신에, 비유전적 요인들은 생물의 유전자를 다르게 행동하게 하는(또는 그들 스스로를 발현하도록) 원인이다.
진핵생물학 내에서 후생유전학의 변화의 한 예는 세포 분화 과정이다.
세포 형태형성 동안, 전분화 줄기세포는 다양한 배아 만능세포주가 된다.
그런데 그것은 결과적으로 완벽하게 차별화된 세포가 된다.
즉 다시 말해서, 하나의 수정된 난자세포 -접합체- 는 계속해서 분화되고, 합성된 딸세포는 다른 유전자들의 발현을 억제하는 동안 일부 유전자를 활성화함으로써 신경, 근세포, 혈관의 상피, 내피, 그리고 기타 등등을 포함하는 생명체 내에서 전혀 다른 유형의 세포로 변화된다. <ref/송인영>
== 개요 ==
후성유전학의 주요 연구분야는 하나의 [[수정 (생물학)|수정란]]에서 출발한 [[개체 (생물)|개체]]가 [[발생 (생물학)|발생]] 과정을 거쳐 다양한 기능을 갖는 세포로 구성되는 [[세포 분화]]와 관련되어 있다. 후성유전학에서는 후생유전적 유전자 발현 조절을 세포 분화의 기제로 파악하고 있다.<ref name="김용성">김용성, [http://www.bioin.or.kr/upload.do?cmd=download&seq=10344&bid=report 인체의 후성유전학 연구동향], 바이오인</ref>
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[[파일:Nucleosome 1KX5 2.png|thumb|히스톤 단백질과 결합한 DNA는 크로마틴을 형성한다]]
 
그 유전자가 전사되어있는 세포에 의해 또는 개별적인 [[표현형]]의 영향 때문에, 유전 전사 상태는 후성유전학적 영향을 야기 할 수 있다. 유전자 발현의 조절에는 여러 단계가 있다. 유전자가 조절되는 한 가지 방법은 염색질의 리모델링을 통해서이다. 염색질은 DNA의 복합체 및 그와 연관되는 히스톤 단백질이다. 그런데 DNA가 변화된 히스톤을 감싸는 경우, 유전자 발현도 변경할 수 있다. 염색질 리모델링은 두 가지 메커니즘을 통해 달성된다 :
 
# 첫 번째 방법은 히스톤 단백질을 구성하는 아미노산의 [[번역 후 변형]]이다. 히스톤 단백질은 아미노산의 긴 사슬로 구성된다. 아미노산 사슬이 변경되는 경우, 히스톤의 형상이 변형 될 수도 있다. DNA는 완전히 복제하는 동안 풀리지 않는다. 이 수정된 히스톤은 DNA의 새 복사본으로 옮겨가는 것이 가능하다. 이러한 히스톤은 새로운 방식으로 형성 될 수 있는 주변의 새로운 히스톤의 주형으로 작용할 수 있다. 그들 주위의 히스톤의 모양을 변경하여, 이러한 수정된 히스톤은 특정 계통 전사 프로그램이 세포 분열 후에도 유지되도록 한다.