What is epigenetics? - Carlos Guerrero-Bosagna

당신의 선택이 유전자에 미치는 영향 |카를로스 구에레로 보사그나 (Carlos Guerrero-Bosagna)

번역: Yangha Kim 검토: Jihyeon J. Kim

Here's a conundrum:

수수께끼를 하나 내겠습니다.

identical twins originate from the same DNA,

일란성 쌍둥이는 같은 DNA에서 비롯되는데

so how can they turn out so different

어째서 나중에 달라지는 걸까요?

even in traits that have a significant genetic component?

유전 성분이 뚜렷한데 말이죠.

For instance, why might one twin get heart disease at 55,

가령, 쌍둥이 중 한 명은 55세에 심장 발작을 일으키는데

while her sister runs marathons in perfect health?

나머지 한 명은 건강한 상태로 마라톤 완주를 하기도 합니다.

Nature versus nurture has a lot to do with it,

타고난 것과 후천적 양육 환경도 한몫하겠지만

but a deeper related answer can be found within something called epigenetics.

후생유전학을 살펴보면 좀 더 심도 있는 해답을 얻을 수 있습니다.

That's the study of how DNA interacts

후생유전학은 DNA가 세포 내에서

with the multitude of smaller molecules found within cells,

작은 분자들과 상호작용을 해서

which can activate and deactivate genes.

유전자 발현이 조절되는 양상을 연구하는 학문입니다.

If you think of DNA as a recipe book,

DNA를 요리책이라고 생각해봅시다.

those molecules are largely what determine what gets cooked when.

여기서 뭘 언제 조리할지는 '분자'가 좌우합니다.

They aren't making any conscious choices themselves,

분자가 스스로 선택하는 것은 아니고

rather their presence and concentration within cells makes the difference.

분자 자체의 세포 밀집도에 따라 변화가 나타나는 거죠.

So how does that work?

어떻게 작동하는 걸까요?

Genes in DNA are expressed when they're read and transcribed into RNA,

DNA에 있는 유전자 정보는 RNA 형태로 읽어 들일 수 있는데요.

which is translated into proteins by structures called ribosomes.

그것은 리보솜이라는 구조의 단백질로 바뀝니다.

And proteins are much of what determines a cell's characteristics and function.

그리고 단백질이 세포의 특징과 기능을 좌우합니다.

Epigenetic changes can boost or interfere with the transcription of specific genes.

후생유전학적 변화는 특정 유전자가 발현되는 걸 자극하거나 억제할 수 있죠.

The most common way interference happens is that DNA,

DNA, 혹은 DNA가 둘러싸고 있는 단백질에

or the proteins it's wrapped around,

조그마한 화학적 표식이 붙는 경우가 있는데

gets labeled with small chemical tags.

흔히 이럴 때 유전자 발현이 억제됩니다.

The set of all of the chemical tags that are attached to the genome

세포 내 있는 유전자에 붙어있는

of a given cell

모든 화학적 표식이

is called the epigenome.

바로 후생유전체입니다.

Some of these, like a methyl group, inhibit gene expression

후생유전체는 메틸기처럼 형질 발현을 억제하기도 합니다.

by derailing the cellular transcription machinery

유전자를 인식하는 장치를 방해하거나

or causing the DNA to coil more tightly,

DNA의 응집력을 강화해서

making it inaccessible.

접근성을 낮추는 방법으로요.

The gene is still there, but it's silent.

유전자가 존재하지만 기능하지 못하도록 묶어두는 거죠.

Boosting transcription is essentially the opposite.

반면, 유전정보 해독 과정을 촉진하는 방법도 있습니다.

Some chemical tags will unwind the DNA, making it easier to transcribe,

DNA를 느슨하게 해 정보 해독을 돕는 화학적 표식도 있거든요.

which ramps up production of the associated protein.

이때 결합 단백질의 수가 증가하죠.

Epigenetic changes can survive cell division,

후생유전학적 변화는 세포 분열을 하는 동안에도 일어납니다.

which means they could affect an organism for its entire life.

즉, 유기체가 소멸할 때까지 영향을 미칠 수 있단 얘기죠.

Sometimes that's a good thing.

가끔은 이게 좋은 일입니다.

Epigenetic changes are part of normal development.

후생유전학적 변화는 정상적인 발달 과정의 일부죠.

The cells in an embryo start with one master genome.

배아 세포는 마스터 유전자에서 비롯되는 건데요.

As the cells divide, some genes are activated

세포가 분열하면서 발현되는 유전자도 있고

and others inhibited.

억제되는 유전자도 있습니다.

Over time, through this epigenetic reprogramming,

이렇게 후생적 리프로그래밍 과정을 거치면

some cells develop into heart cells,

어떤 세포는 심장 세포로 발달하고

and others into liver cells.

다른 세포들은 간세포가 되기도 합니다.

Each of the approximately 200 cell types in your body

우리 몸 안에 있는 세포 종류만 약 200가지인데

has essentially the same genome

그 안에 들어있는 유전자는 동일합니다.

but its own distinct epigenome.

하지만 후성유전체는 제각각이죠.

The epigenome also mediates a lifelong dialogue

후생유전체는 유전자와 환경이 상호작용할 수 있도록 돕는

between genes and the environment.

중재자 역할도 합니다.

The chemical tags that turn genes on and off

유전자를 발현하거나 억제하는 화학적 표식은

can be influenced by factors including diet,

식습관뿐만 아니라

chemical exposure,

화학 물질

and medication.

약물 등에 영향을 받죠.

The resulting epigenetic changes can eventually lead to disease,

후생유전학적 변화로 질병이 생길 수도 있습니다.

if, for example, they turn off a gene that makes a tumor-suppressing protein.

가령, 암을 억제하는 단백질 유전자가 발현되지 않는다고 생각해보세요.

Environmentally-induced epigenetic changes are part of the reason

환경 때문에 후생유전학적 변화가 일어나면

why genetically identical twins can grow up to have very different lives.

일란성 쌍둥이의 삶이 달라질 수 있습니다.

As twins get older, their epigenomes diverge,

쌍둥이가 성장하면서 후생유전체가 갈리거든요.

affecting the way they age and their susceptibility to disease.

그러면서 노화와 질병에 반응하는 양상이 달라지죠.

Even social experiences can cause epigenetic changes.

사회 경험도 후생유전학적 변화를 불러일으킬 수 있습니다.

In one famous experiment,

다음은 아주 유명한 실험입니다.

when mother rats weren't attentive enough to their pups,

어미 쥐가 새끼 쥐에게 관심을 기울이지 않을 때

genes in the babies that helped them manage stress were methylated

새끼 쥐의 스트레스 조절 유전자가 메틸화하고

and turned off.

억제되는 모습을 보였습니다.

And it might not stop with that generation.

이런 현상은 몇 대에 걸쳐 일어날 수 있죠.

Most epigenetic marks are erased when egg and sperm cells are formed.

대개 난자와 정자 세포가 형성되면 후생유전학적 표지가 지워지는데

But now researchers think that some of those imprints survive,

최근 연구자들은 개중에 살아남는 것들도 있다고 믿죠.

passing those epigenetic traits on to the next generation.

그 표지들이 다음 세대로 전해지는 겁니다.

Your mother's or your father's experiences as a child,

부모님의 어릴 적 경험이나

or choices as adults,

성인이 돼서 내린 결정들이

could actually shape your own epigenome.

여러분의 후생유전체에 영향을 미칠 수 있습니다.

But even though epigenetic changes are sticky,

물론, 후생유전학적 변화를 쉽게 바꿀 순 없지만

they're not necessarily permanent.

영구적인 것도 아닙니다.

A balanced lifestyle that includes a healthy diet,

균형 잡힌 생활을 하면서 건강한 식습관을 유지하고

exercise,

운동도 하면서

and avoiding exposure to contaminants

오염 물질을 멀리하면

may in the long run create a healthy epigenome.

장기적으로는 건강한 후생유전체가 발달하는 데 도움이 되거든요.

It's an exciting time to be studying this.

요즘 후생유전학이 한창 뜨고 있습니다.

Scientists are just beginning to understand

과학자들도 이제야 조금씩

how epigenetics could explain mechanisms of human development and aging,

인간의 발달과 노화 현상을 설명하는 데 후생유전학을 도입하고 있죠.

as well as the origins of cancer,

암 발생 원인과

heart disease,

심장병

mental illness,

정신 질환

addiction,

중독은 물론

and many other conditions.

각종 질병 연구에 적용하고 있죠.

Meanwhile, new genome editing techniques are making it much easier

여기에 새로운 유전자 교정 기술이 더해지면서

to identify which epigenetic changes really matter for health and disease.

후생유전체와 건강 및 질병 간의 상관관계를 밝히기가 더욱 용이해졌습니다.

Once we understand how our epigenome influences us,

후생유전체가 인간에게 어떤 영향을 미치는지 알아내면

we might be able to influence it, too.

역으로 후생유전체에 변화를 줄 수 있을지도 모릅니다.