태반 발달의 후성 유전 기전 규명
태반 발달의 후성 유전 기전 규명
  • 함예솔
  • 승인 2020.08.12 14:45
  • 조회수 592
  • 댓글 0
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태아의 성장과 영양 공급의 기반이 되는 태반 발생 교란을 막을 새로운 실마리가 나왔습니다. 서울대학교 백성희 교수, 강원대학교 이지민 교수, 아주대학교 박대찬 교수 연구팀이 태반 발달에 중요한 신규인자를 발견해 초기 태아 성장 및 영양 공급의 새로운 단서를 찾았습니다. 해당 연구는 <Nucleic Acids Research>에 게재됐습니다. 

배반포 분화 단계에서 PHF6의 후성유전 조절 기전 설명. 출처: 한국연구재단
배반포 분화 단계에서 PHF6의 후성유전 조절 기전 설명. 출처: 한국연구재단

태반발달, 후성 유전 인자와 관련있나

 

수정란이 제대로 착상하고 발달하려면 구형의 세포덩어리인 배반포가 추후 태반이 될 외층과 배아줄기세포로 분화해야 합니다. 태반의 비정상적인 발달은 태아 기형 및 불임·난임에 영향을 미치는 만큼 태반 발생의 원리를 규명하는 것이 중요합니다. 참고로 배반포는 포유류 발생 초기에 형성되는 구형의 세포덩어리로 안쪽에 존재하는 배아줄기세포와 이를 둘러싸고 있는 영양외배엽으로 구성됩니다. 영양외배엽이 나중에 배아와 태반을 형성합니다

모체와 태아를 연결해주는 태반의 구조. 출처: Wikimedia Commons
모체와 태아를 연결해주는 태반의 구조. 출처: Wikimedia Commons

연구팀은 배반포의 분화단계 중 태반으로 발달해 나아가는 영양외배엽에서 PHF6(피에이치에프 후성유전 인자)의 기능이 중요함을 배아줄기세포를 이용해서 밝혔습니다. 초기발생단계에서 PHF6의 기능을 알아내기 위해 유전자가위를 이용해 배아줄기세포에서 PHF6를 없애자 배반포 형성 및 태반 발달에 이상이 생겼습니다. 

  • 후성유전

환경변화로 DNA 염기서열의 변화없이 유전자 발현이 조절되는 것을 말합니다

영양외배엽 분화의 운명을 결정하는데 중요한 후성유전 인자와 그 조절기전은 거의 알려진 바 없었습니다. PHF6는 히스톤 변형을 인지하는 후성유전인자 단백질로 연구팀은 PHF6가 DNA를 감고 있는 히스톤 단백질의 화학적 변형(아세틸기)을 인지하고 유비퀴틴 단백질을 히스톤에 추가로 결합시키는 것을 밝혔습니다. PHF6에 의한 히스톤 변형이 배반포 중 영양외배엽 유전자 발현을 조절하는 것을 알아냈습니다. 

 

DNA를 둘러싼 히스톤 단백질에 붙은 아세틸기를 감지하면(reading) 유비퀴틴을 결합시키는(writing) 방식으로 PHF6가 태반발생에 중요한 유전자의 스위치를 켜는 것을 밝힌 겁니다. 

 

대를 이어 전달되는 DNA 염기서열을 변형시키는 것이 아니라 보통 몇 일이면 분해되고 다시 합성되는 단백질(이 경우 DNA에 결합한 히스톤 단백질)의 변형을 통해 가역적으로 발생과정을 조절하는 후성유전학적 접근을 위한 표적으로 PHF6를 제시한 겁니다.

태아 성장 및 영양 공급의 새로운 단서 찾았나. 출처: AdobeStock
태아 성장 및 영양 공급의 새로운 단서 찾았나. 출처: AdobeStock

정리하자면, 이번 연구는 배반포 계통 중 태반으로 분화해 나가는 영양외배엽 계통에 대한 후성유전 조절 기작을 처음으로 규명했습니다. 배아줄기세포 모델을 이용해서 PHF6의 효소 활성이 영양외배엽 분화 과정에 필수적임을 밝혀냈고 PHF6의 기능이 정상적인 배반포 발달에 중요한 영향을 미친다는 것을 확인했습니다.

 

히스톤 단백질의 화학적 변형을 인지하는 기능을 규명하는 플랫폼을 구축했으며 이를 통해 새로운 두 히스톤 변형 간의 상호 작용을 찾아냈습니다. 이러한 플랫폼을 통해 새로운 서로 다른 히스톤 변형 간의 상호작용을 다양한 줄기세포 분화 시스템에서 찾아낼 수 있을 것으로 기대됩니다.


##참고자료##

 


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