후성유전학(에피제네틱스): 메틸화에 따른 발현양상

후성유전학

위에서 논의한 바와 같이 진핵생물에서 전사 개시는 염색질 구조의 개방을 필요로 한다. 이것은 뉴클레오솜의 상대적 위치를 이동할 수 있는 보조 활성화 단백질에 의해 촉진됩니다. 디옥시리보핵산과 관련하여 디옥시리보핵산의 특정 영역에 더 쉽게 접근할 수 있도록 합니다. 이는 또한 히스톤 단백질과 디옥시리보핵산에 화학적 성질을 추가할 수 있습니다. 이러한 후성 유전적 변형은 유전자 또는 게놈 영역이 전사에 사용 가능한지 또는 전사적으로 침묵되는지 여부에 영향을 미칠 수 있습니다. 히스톤은 아세틸 작용기를 아세틸 코엔자임 에이에서 히스톤 단백질의 라이신 잔기로 옮기는 효소에 의해 아실화됩니다. 이것은 히스톤의 양전하를 감소시켜 음전하를 띤 디옥시리보핵산에 대한 친화력을 감소시키기 때문에 전사의 활성화와 관련이 있습니다. 아세틸화는 또한 유전자 전사를 유도하는 다른 단백질에 의해 인식되는 태그로 작용할 수 있습니다. 이러한 디옥시리보핵산 변형은 유전 코드 자체보다는 유전자 발현에 영향을 미치기 때문에 후성 유전이라고 설명됩니다. 반대로 일부 억제 단백질은 히스톤을 탈아세틸화하는 공동 억제 물질을 모집합니다. 디옥시리보핵산에 대한 친화력을 증가시켜 염색질을 고도로 응축시키고 전사 침묵을 유도합니다. 라이신 잔기의 메틸화는 또 다른 후성유전적 성질이며, 단일 라이신 잔기에는 1개, 2개 또는 3개의 메틸기가 추가될 수 있습니다. 아세틸화와 달리 라이신 잔기의 메틸화는 양전하를 변화시키지 않습니다. 히스톤 메틸화의 결과는 메틸화 되는 라이신 잔기와 메틸화 수준에 따라 태그가 전사 활성화 또는 억제를 위해 게놈의 해당 영역을 표시할 수 있기 때문에 더 복잡합니다. 디옥시리보핵산 메틸화는 메틸화된 게놈 영역의 전사 침묵으로 이어지는 또 다른 중요한 후성 유전적 변형입니다. 발달 중인 배아에서 분화하는 동안 게놈의 전체 영역이 메틸화 되어 전사적으로 침묵됩니다. 디옥시리보핵산 메틸화 패턴은 세포 분열과 해당 세포의 다음 세대 동안 유지됩니다.

 

글로벌 규모의 전사 분석

수년 동안 개별 과학자들은 유전자의 전사 조절을 연구했고, 그래서 우리는 개별 유전자가 서로 다른 발달이나 환경 신호, 예를 들어 유당의 조절에 반응하여 어떻게 조절되는지에 대한 이해를 할 수 있었습니다. 지난 15년 동안 세포 내 유전자의 전사 조절을 연구할 수 있는 많은 기술이 개발되었습니다. 리보핵산 시퀀싱과 같은 기술을 사용하여 세포에서 전체 리보핵산을 분리하고 높은 처리량 시퀀싱을 사용하여 모든 유전자의 전사 수준을 카탈로그화할 수 있습니다. 진핵 생물의 경우 이것은 또한 그들이 어떻게 접합되었는지 보여줄 것입니다. 염색체 면역침강법과 같은 기술을 사용하여 전사 인자의 결합을 분석하고 게놈 전체에 걸쳐 히스톤 단백질 내의 후성 유전의 변화를 연구하는 것도 가능합니다. 따라서 리보핵산 시퀀싱 및 염색체 면역침강법과 같은 기술을 결합하면 단백질 인자가 디옥시리보핵산에 결합되는 시기와 위치를 결정하고 특정 세포 유형의 후성 유전적 변화와 유전자 전사의 결과를 연구할 수 있습니다. 이러한 기술을 조합하여 전사에 영향을 미치는 요인에 대한 자세한 그림을 제공합니다. 이것은 예를 들어 동일한 환자의 암세포와 정상 세포 간의 차이점을 확인하는 데 사용될 수 있습니다.

 

전사와 질병

전사 인자와 프로모터는 건강과 질병에서 중요한 역할을 합니다. 유방암 치료에 사용되는 약물 타목시펜은 에스트로겐 수용체에 결합하여 그 기능을 억제합니다. 에스트로겐 수용체는 에스트로겐에 반응하여 유전자의 전사를 켜는 전사 인자입니다. 레트 증후군은 15,000명의 여성 출생 중 약 1명에게 영향을 미치는 신경 발달 장애입니다. 일반적으로 특정 유전자의 전사를 억제하는 전사 인자의 돌연변이로 인해 돌연변이가 이러한 유전자의 부적절한 전사로 이어집니다. 코카인 사용은 많은 유전자의 발현에 변화를 가져오며, 여기에는 인지 및 뇌 기능과 관련된 유전자 내의 후성 유전적 변화가 포함될 수 있습니다. 이러한 후성 유전적 변화는 유전될 수 있으며 아버지가 코카인을 사용하면 자손이 코카인 내성을 갖게 되는 후성 유전적 변화가 발생할 수 있다는 증거가 있습니다.