KISTI의 과학향기

최근, 국제 저널 Genome Resesearch 온라인 판에 중국과학원 상해 영양 및 건강 연구원-막스클량크 계산 생물학 합작 연구소 Philipp Khaitovich연구팀과 일본 국립 자연과학 연구소 인지 유전체학 Yasuhiro Go연구팀이 공동 발표한 Human-specific features of spatial gene expression and regulation in eight brain regions’논문이 관심을 끌고 있다.

 

오랫동안, 유전자 발현 수준의 변화는 인간인지를 포함한 표현형 특성의 급속한 진화에 있어서 분자 수준의 기초가 된다고 인식되어왔다. 현재까지 이 연구는 인간의 뇌를 다른 종의 뇌와 비교하는 데 초점을 맞추어 왔으며 인간의 뇌에서만 발현되는 특이한 많은 유전자를 밝혀 냈다. 사람과 비교적 거리가 먼 종의 대뇌에서의 전사체(transcriptome)를 비교한다면, 차별적으로 발현된 유전자가 불합리하거나 부정확하게 분포할 수 있는 상황을 분별해 낼 수 있을 것이다. 따라서 이 연구에서는 인간과 침팬지, 고릴라, 긴팔 원숭이와 매우 가까운 두 종류의 비비 원숭이를 이용하여 흔히 사용되는 영장류 모델 생물인 히말라야 원숭이와 Cynomolgus 원숭이를 대체하여 더 신뢰할 수 있는 대뇌종간의 변화 차이가 동물 종에 따라서 어떻게 분포하는지를 알 수 있다고 판단하였다.

 

이를 증명하기 위해서 Philipp Khaitovich연구팀의 허천(许川), 이정(李倩)연구원들은 인간, 침팬지, 고릴라, 긴팔 원숭이와 히말라야원숭이의 뇌 8곳의 유전자 발현과 H3K27ac 크로마틴 수식 데이터를 분석하였다.

 

이 데이터에 대한 포괄적인 분석을 통해, 연구팀은1,851 개의 인간 전사체 특이적 유전자와 240 개의 침팬지 전사체 특이적 유전자의 존재를 밝혀 냈습니다. 그 가운데, 인간 특이적인 유전자의 절반 이상이 해마의 뉴론과 성상 세포에서 현저히 높이 발현되는 반면, 다른 인간 특이적 유전자는 전두엽 피질과 소뇌에서 소신경교세포 (microglia)의 기능에 영향을 미친다. 그 후, 이러한 차이를 유발하는 조절 원인을 연구함으로써, 연구원은 종에 특이적인 유전자 발현 변화에서 전사 인자의 역할을 밝히고, 후성 변형은 종간 보존된 공간 발현과 관련이 있음을 밝혀냈다.

 

요약하면,이 연구는 인간의 뇌와 밀접한 관련이 있는 영장류의 뇌를 비교함으로써 뇌의 특성을 보다 확실하게 밝혀 내고 종간의 뇌 진화의 분자지도에 대한 새로운 통찰력을 제공한다. 인간 두뇌의 더 나아가 인간 뇌의 독특성을 나타내는 분자적인 특성을 탐구한 것이라고 할 수 있다. 해당 연구의 데이터는 GEO Accession no. GSE100796이다.

 

해당 연구는 중국과학원 전략성 선도과학기술 프로젝트, 외국 국적 천인 계획과 과학기술부의 지원으로 이루어졌다.