생명/의료

베이징대학, 세계 최초의 인간 조기 배아 DNA 메틸화 맵 작성

발행일 : 2014 / 08 / 06

베이징대학 제3병원 생식의학센터의 챠오제(喬杰) 연구팀과 베이징대학 생명과학원 생물동적광학영상센터 탕푸처우(湯富酬) 연구팀이 공동으로 세계 최초의 인간 조기 배아 DNA 메틸화 맵(Map) 작성에 성공하였다. “The DNA methylation landscapes of human early embryos”라는 제목의 연구논문은 최근 Nature지에 온라인상으로 게재되었다.

DNA 메틸화는 유전자 발현 제어, 유전자 마커 유지, X 염색체의 불활성화 유지, 전이인자 중복서열의 전이 억제 등 분야에서 중요한 역할을 한다. 포유동물의 배아발육은 단일 수정난 세포에서 기원하는데, 부모의 후성유전적 기억정보(주로 DNA 메틸화)는 정자와 난세포가 결합하면서 지워지고, 단지 특정한 일부 정보만 차세대에 유전된다. 기존에 인간 조기 배아의 DNA 메틸화 관련 연구 보고는 없었다.

위 연구진은 미량 세포 심지어 단일 세포의 DNA 메틸기 고효율 검색기술(HTS)을 이용해 인간 조기 배아의 DNA 메틸화 제어네트워크를 연구함으로써 다음과 같은 내용을 발견하였다.

1. 수정 전 정자와 난모세포 중의 DNA 메틸화 수준이 모두 아주 높지만, 수정 후 부모의 후성유전적 기억이 대부분 지워지고, 이식 전의 낭배단계에서 배아의 DNA 메틸화 수준이 최저치로 떨어진다. 그러나 이 전체 게놈 범위의 DNA 탈메틸화 과정에 마커 유전자의 DNA 메틸화는 정확하게 유지된다.

2. 수정 전 정자 게놈의 DNA 메틸화 수준이 난모세포 보다 훨씬 높지만, 수정 후 정자에서 온 부계 DNA의 탈메틸화 속도가 난모세포에서 온 모계 DNA의 탈메틸화 속도보다 훨씬 빠르다. 수정란 말기에 이르러서는 부계 DNA의 메틸화 수준이 모계 DNA의 메틸화 수준보다 낮아진다.

3. 수정란 게놈의 DNA 탈메틸화 과정이 강한 이질성을 보이고, 같은 발육단계의 서로 다른 수정란 DNA의 메틸화 수준도 큰 격차를 보인다.

4. 인간의 조기 배아 DNA 메틸기의 대규모 탈메틸화 과정에 진화학적으로 더욱 젊고 더욱 활성화된 전이인자(transposon)에 비해 진화학적으로 더욱 오래된 전이인자의 중복서열상의 DNA 탈메틸화 수준이 더욱 철저하다. 이는 인간의 조기 배아가 이식 전의 발육과정에 후성유전적 기억 제거와 전이인자 중복서열의 전이활성 억제 간의 평형을 교모하게 유지함을 뜻한다.

5. 세계 최초로 인간 난모세포 중의 비(非) CpG 위치에 대량의 DNA 탈메틸화 수식이 존재함과 동시에 유전자구역의 비 CpG 위치의 메틸화 수준이 상응한 유전자의 발현과 정적 상관관계(positive correlation)가 존재함을 발견하였다. 이는 비 CpG 위치의 메틸화가 유전자 전사 제어에 참여 가능성이 있음을 시사한다.

이번 연구는 인간의 조기 배아 발육의 과정 중의 후성유전 제어메커니즘 이해, 보조생식기술의 안전성 평가, 임상의 조기배아 발육이상 진단과 치료 등에 중요한 의의가 있다고 전문가들이 높게 평가하였다.