수수께끼를 하나 내겠습니다.
일란성 쌍둥이는 같은 DNA에서 비롯되는데
어째서 나중에 달라지는 걸까요?
유전 성분이 뚜렷한데 말이죠.
가령, 쌍둥이 중 한 명은 55세에 심장 발작을 일으키는데
나머지 한 명은 건강한 상태로 마라톤 완주를 하기도 합니다.
타고난 것과 후천적 양육 환경도 한몫하겠지만
후생유전학을 살펴보면 좀 더 심도 있는 해답을 얻을 수 있습니다.
후생유전학은 DNA가 세포 내에서
작은 분자들과 상호작용을 해서
유전자 발현이 조절되는 양상을 연구하는 학문입니다.
DNA를 요리책이라고 생각해봅시다.
여기서 뭘 언제 조리할지는 '분자'가 좌우합니다.
분자가 스스로 선택하는 것은 아니고
분자 자체의 세포 밀집도에 따라 변화가 나타나는 거죠.
어떻게 작동하는 걸까요?
DNA에 있는 유전자 정보는 RNA 형태로 읽어 들일 수 있는데요.
그것은 리보솜이라는 구조의 단백질로 바뀝니다.
그리고 단백질이 세포의 특징과 기능을 좌우합니다.
후생유전학적 변화는 특정 유전자가 발현되는 걸 자극하거나 억제할 수 있죠.
DNA, 혹은 DNA가 둘러싸고 있는 단백질에
조그마한 화학적 표식이 붙는 경우가 있는데
흔히 이럴 때 유전자 발현이 억제됩니다.
세포 내 있는 유전자에 붙어있는
모든 화학적 표식이
바로 후생유전체입니다.
후생유전체는 메틸기처럼 형질 발현을 억제하기도 합니다.
유전자를 인식하는 장치를 방해하거나
DNA의 응집력을 강화해서
접근성을 낮추는 방법으로요.
유전자가 존재하지만 기능하지 못하도록 묶어두는 거죠.
반면, 유전정보 해독 과정을 촉진하는 방법도 있습니다.
DNA를 느슨하게 해 정보 해독을 돕는 화학적 표식도 있거든요.
이때 결합 단백질의 수가 증가하죠.
후생유전학적 변화는 세포 분열을 하는 동안에도 일어납니다.
즉, 유기체가 소멸할 때까지 영향을 미칠 수 있단 얘기죠.
가끔은 이게 좋은 일입니다.
후생유전학적 변화는 정상적인 발달 과정의 일부죠.
배아 세포는 마스터 유전자에서 비롯되는 건데요.
세포가 분열하면서 발현되는 유전자도 있고
억제되는 유전자도 있습니다.
이렇게 후생적 리프로그래밍 과정을 거치면
어떤 세포는 심장 세포로 발달하고
다른 세포들은 간세포가 되기도 합니다.
우리 몸 안에 있는 세포 종류만 약 200가지인데
그 안에 들어있는 유전자는 동일합니다.
하지만 후성유전체는 제각각이죠.
후생유전체는 유전자와 환경이 상호작용할 수 있도록 돕는
중재자 역할도 합니다.
유전자를 발현하거나 억제하는 화학적 표식은
식습관뿐만 아니라
화학 물질
약물 등에 영향을 받죠.
후생유전학적 변화로 질병이 생길 수도 있습니다.
가령, 암을 억제하는 단백질 유전자가 발현되지 않는다고 생각해보세요.
환경 때문에 후생유전학적 변화가 일어나면
일란성 쌍둥이의 삶이 달라질 수 있습니다.
쌍둥이가 성장하면서 후생유전체가 갈리거든요.
그러면서 노화와 질병에 반응하는 양상이 달라지죠.
사회 경험도 후생유전학적 변화를 불러일으킬 수 있습니다.
다음은 아주 유명한 실험입니다.
어미 쥐가 새끼 쥐에게 관심을 기울이지 않을 때
새끼 쥐의 스트레스 조절 유전자가 메틸화하고
억제되는 모습을 보였습니다.
이런 현상은 몇 대에 걸쳐 일어날 수 있죠.
대개 난자와 정자 세포가 형성되면 후생유전학적 표지가 지워지는데
최근 연구자들은 개중에 살아남는 것들도 있다고 믿죠.
그 표지들이 다음 세대로 전해지는 겁니다.
부모님의 어릴 적 경험이나
성인이 돼서 내린 결정들이
여러분의 후생유전체에 영향을 미칠 수 있습니다.
물론, 후생유전학적 변화를 쉽게 바꿀 순 없지만
영구적인 것도 아닙니다.
균형 잡힌 생활을 하면서 건강한 식습관을 유지하고
운동도 하면서
오염 물질을 멀리하면
장기적으로는 건강한 후생유전체가 발달하는 데 도움이 되거든요.
요즘 후생유전학이 한창 뜨고 있습니다.
과학자들도 이제야 조금씩
인간의 발달과 노화 현상을 설명하는 데 후생유전학을 도입하고 있죠.
암 발생 원인과
심장병
정신 질환
중독은 물론
각종 질병 연구에 적용하고 있죠.
여기에 새로운 유전자 교정 기술이 더해지면서
후생유전체와 건강 및 질병 간의 상관관계를 밝히기가 더욱 용이해졌습니다.
후생유전체가 인간에게 어떤 영향을 미치는지 알아내면
역으로 후생유전체에 변화를 줄 수 있을지도 모릅니다.