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후성유전학 #
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Experiment

후성유전학(Epigenetics) #

시퀀스 즉 유전서열이 변하지 않는 상태에서 크로마틴의 구조 등에 변화를 주어 발현을 조절하는 것을 연구하는 분야로 유전학의 하위 학문이다.

그 예로 DNA methylation은 유전자 발현을 억제하고, 히스톤 단백질의 Acethylation은 발현을 활성화시킨다. 유전체 DNA의 CpG 섬 또는 식물의 CpG와 CpNpG 서열에 Cytosines(C)에 메틸화가 일어남으로써 유전자 발현에 영향을 주게 된다.

Epigenetics 종류 #

후성유전학프로젝트(DNA태그지도작성) #

미국립보건원 (NIH)는 3억달러의 연구비를 투입하여 로드맵 후성유전학 프로젝트를 수행하였다. 연구진은 100 여개의 상이한 인체세포가 고유의 역할을 수행하도록 도와주는 화학태그를 모조리 밝혀냈으며, 이미 알츠하이머, 암등을 이해하는데 새로운 연구방향을 제공하고 있다. 그 결과는 최근 2월 18일 Nature를 통해 총 20여개의 저널에 최종 결과가 공표되었다. 111개의 조직 및 세포의 후성유전체를 매핑하고 분석하였으며, 유전체 중 활성화된 부분과 불활성화 된 부분을 구분하였다.

후성유전학프로젝트 연구결과의 시사점 #

로드맵 프로젝트는 공식적으로 종료되었지만, 연구자들은 향후 몇년간 본 프로젝트를 기반으로 유전자가 제어되는 방법에 대한 연구를 폭발적으로 수행할 것이라고 전망하고 있다. 후성유전학은 매우 복잡하기 때문에 이를 이용해 질병을 이해하는데는 매우 어려운 부분이 많다. 그럼에도 불구하고 세포의 후성유전체를 연구하는 것은 다양한 세포가 각자 자신의 역할을 수행하게 된 과정을 이해하고, 환경에 따라 반응하고 변화해서 세포가 새로운 환경에 적응하도록 해 주는 과정을 알수 있게 한다는 것이다. 로드맵 프로젝트는 종료되었지만, 이는 연구의 시작점으로 현재까지 발표된 후성유전체 관련 논문을 취합하고 향후 진행될 천여개의 후성유전체 분석 또한 숙제로 남게 되었다. 본 프로젝트로 생성된 거대한 데이터 뿐 아니라 관련 정보들의 빅테이터 분석를 위한 초석을 다지는 계기가 되어야 할 것이다. 또한, "로드맵 프로젝트"는 세포주를 대상으로 한 연구가 아니라, 인체에서 직접 채취한 샘플을 대상으로 실시하여 다양한 종류의 줄기세포, 뉴런 등의 조직 분화과정까지 분석 가능하게 한 점에 큰 의미가 있다.

DNA메틸화 부위 분석 방법 #

  1. Bisulfite를 이용한 비메틸화 사이토신(cytosine)의 우라실(uracil) 변환 Bisulfite (HSO3-)를 처리하면 메틸화되지 않은cytosine이 Uracil로 변환되지만, 메틸화가 된 cytosine은 변화가 없다.

  2. PCR을 이용한 방법 EpiTaq HS를 이용 클로닝 후 Sequencing하여 Bisulfite sequence를 해석하는 방법 제한효소를 처리하여 잘린 부위에 대해 전기영동으로 확인하는 방법

  3. MSP (Methylation Specific PCR/qPCR) 방법 메틸화되지 않은 DNA가 주형 가닥일 경우, 우라실로 변환된 염기부분에 mismatch가 된다. 이 부위는 증폭이 안되고 methylation이 되지 않은 primer에서만 증폭이 일어난다.

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반대로 methylation DNA 에서는 U로 변환되지 않은 C 부위에 mismatch 되고 methylation 되지 않은 primer 에 의해 증폭이 일어나지 않고, methylation Primer에 증폭이 일어난다.

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출처 #

http://www.nature.com/news/epigenome-the-symphony-in-your-cells-1.16955

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