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배아발달과 관련된 “쓰레기 DNA(Junk DNA)” (출처: KISTI) |
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1730 |
등록일시 |
2012-12-13 16:54 |
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배아(embryo)는 매우 놀라운 것이다. 초기에는 하나의 세포였던 것으로부터 나중에는 완전한 하나의 생명체이자 완전하게 작동하는 기관들과 세포들이 된다. 따라서 배아의 발달과정이 매우 뛰어난 협업 과정임은 다양하다. 모든 것들이 제대로 된 장소에 정확한 시간에 출현해야 한다. 발달 생물학자들은 바로 이러한 분야를 연구하고 있으며 우리가 어떻게 인간이 되어가는지를 결정하는 분자적 단서에 대해 탐구하고 있다.
이에 대해 샌포드 번햄(Sanford-Burnham)의 근욱 발달담당 및 샌포드 소아 건강연구센터의 재생 관련 분야를 맡고 있는 Mark Mercola 교수는 "가장 중요한 것들 중 하나는 발달에 있어서의 모든 단계들은 세포들이 신체의 모든 조직과 기관들을 만들어내는 3개의 영역-외배엽(ectoderm), 중배엽(mesoderm), 내배엽(endoderm)-으로 나뉘게 된다는 것"이라고 말했다.
Genes & Development지에 게재된 연구 결과에서, Mercola와 동료 연구자들 및 박사후과정생인 Alexandre Colas, Wesley McKeithan 등은 마이크로 RNA(microRNA)가 세포-배엽의 발달 과정에 있어서 중요한 역할을 한다는 것을 보여주었다. 마이크로 RNA(microRNA)는 세포의 게놈으로부터 세포질에 존재하는 단백질 생산 메커니즘으로 단백질 코딩 정보를 전달하는 메신저 RNA(messenger RNA)와 유사한 작은 유전물질을 말한다. 오직 마이크로 RNA만이 단백질을 코딩하는 것은 아니다. 그래서, 수년 동안 연구자들은 쓰레기처럼 단백질을 생산하는 것과 관련이 없는 RNA 영역을 제거하려는 연구를 수행해왔다.
하지만, 지금은 마이크로 RNA가 쓰레기와는 전혀 다른 것이라는 것을 알고 있다. 이들은 그들 자신의 단백질을 코딩하는 것은 아니지만 메신져 RNA에 결합해 그들이 코딩한 단백질이 만들어지는 것을 막아준다. 이러한 방법으로 마이크로 RNA는 주어진 시점에서 단백질을 생산하는 것, 혹은 생산하지 않는 것을 결정하는 데 있어서 중요한 역할을 한다. 마이크로 RNA는 점차 정상적인 세포 기능과 인간의 질병 발달에 있어서 중요한 영향을 미치는 것으로 인식되고 있다. 그렇다면 배아의 발달에는 어떤 역할을 하는가?
마이크로 RNA가 초기 배아의 발달 과정에 있어서 배엽 형성에 영향을 준다는 것을 보여주기 위해, Mercola와 그의 연구팀은 인간의 게놈으로부터 대부분의 마이크로 RNA를 개별적으로 연구했다. 그들은 각각의 마이크로 RNA가 배아줄기세포로부터 중배엽이나 내배엽으로 만들어지는 과정을 직접적으로 관찰했다. 이러한 방법을 통해 연구자들은 마이크로 RNA들-let-7과 miR-18-이 내배엽의 생성을 억제하며 중배엽과 외배엽의 형성은 촉진한다는 사실을 발견할 수 있었다.
연구자들은 let-7의 기능을 인위적으로 억제함으로써 그들의 발견 결과들을 확인했다. 하지만 여전히 알아야 할 것들이 많다. 과연 let-7과 miR-18은 어떻게 작용하는 것일까? Mercola의 연구팀은 TGFβ 신호 경로를 막음으로써 이들 마이크로 RNA들이 중배엽과 내배엽을 조절한다는 사실을 알아낼 수 있었다. TGFβ는 증식이나 분화와 같은 많은 세포들의 움직임에 영향을 주는 분자이다.
이와 관련된 보다 자세한 연구 결과는 Colas AR, McKeithan WL, Cunningham TJ, Bushway PJ, Garmire LX, Duester G, Subramaniam S, & Mercola M (2012). Whole-genome microRNA screening identifies let-7 and mir-18 as regulators of germ layer formation during early embryogenesis. Genes & development PMID: 23152446을 참고하기 바란다.
그림: 마우스 배아 줄기 세포의 분화 사진 |
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