바이오인

포항공과대학교 생명과학과 박지환

포항공과대학교 생명과학과 이정운
포항공과대학교 융합생명공학부 노태영

배아줄기세포 (embryonic stem cell, ESC)는 처음으로 마우스 배반포 (blastocyst)의 내세포괴 (inner cell mass)로부터 분리하여 배양에 성공한 이후 발생, 노화, 재생 및 세포의 분화와 재프로그램 등과 같은 여러 가지 생명현상을 연구하는데 있어서 중요한 단서들을 제공하고 있을 뿐만 아니라, 임상적으로도 활용될 수 있는 가능성을 가지고 있다. 자가 증식 능력과 전분화능은 배아줄기세포의 중요한 두 가지 특징으로 배아줄기세포의 고유한 특성 유지와 다른 세포로 분화될 수 있는 잠재성을 유지하면서 특정 시기나 환경에서는 다른 여러 가지 세포로 분화가 일어나도록 하는 데는 후성유전적 조절이 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 후성유전적 조절은 DNA 염기서열의 변화 없이 유전자 발현 조절을 통해 여러 가지 세포의 기능을 조절할 수 있는 여러 가지 기작들을 포함하며, 특히 다음 세대로 전달되는 특징을 갖는다. 이러한 후성유전적 조절 기작에는 히스톤 변형, DNA 메틸화, 크로마틴 리모델링, 비번역 RNA 등이 관여하고 있다. 배아줄기세포가 다른 세포로 분화하는 과정에서 광범위한 유전자 발현이 신속하고 정확하게 조절되어 최종적으로는 배아줄기세포 특이적인 전분화능 유전자들은 억제되고, 분화 세포 특이적인 조절 유전자들이 활성화되어야 하는데 이러한 과정에서 후성유전적 조절이 필수적으로 작용하고 있다. 또한 배아줄기세포의 고유한 특징은 히스톤 변형, DNA 메틸화, miRNA, 크로마틴 리모델링, 전사조절인자 및 기타 외부요인 등에 의하여 복합적으로 조절, 유지된다 (그림 1). 따라서, 배아줄기세포를 안정적으로 유지시키면서 배양하거나, 원하는 세포 계보로 분화시켜 임상적으로 응용하기 위해서는 배아줄기세포의 후성유전적 특징을 정확히 이해하고 이를 원하는 대로 조절할 수 있는 연구가 필수적이다. 본지에서는 이러한 배아줄기세포와 분화 과정에서의 후성유전적 특성 및 조절에 대한 연구 현황을 소개하고자 한다.

 

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