[Epigenetics] 후성유전학 (1) - DNA Methylation (DNA 메틸화반응)

 

 

Epigenetics(후성유전학) 중의 한 종류인 DNA Methylation에 대해 정리해보고자 합니다.

 

먼저 CpG site 부터 설명이 필요한데요. 우선, CpG는 Cytosine과 Guanine이 phosphate로 연결되어있어서 CpG라고 부릅니다. 예를들어, 염기서열이.....ATCGTTAGCCGTGAGTCGC...... 이렇게 되어있다치면, 파란색 글씨 CG부분이 바로 CpG site라고 합니다. 이 CpG site가 염기서열에서 많이 발견되면 이 부분을 CpG Islands라고 합니다. 보통 promoters근처에 발견이 되고요~ 대부분 methylation이 안된 상태 (methylation-free)입니다. 그럼 methylation에 대해 정리해볼게요.

 

DAN Methylation at CpG Sites

Cytosine(사이토신)에 메틸기(CH3)가 붙는것을 바로 methycytosine이라고 합니다. 사이토신 구조를 살펴보면 아래그림 왼쪽과 같은데요. 여기 5번 탄소에 CH3가 붙게되면 오른쪽 그림처럼 되어요. 이것을 5-methylcytosine이라고 합니다.

 

 

                   

 

 그렇다면 CH3-(메틸기)가 붙게되어서 어떤 역할을 하게 되는지 알아야겠죠. CH3-가 붙게되면 DNA가 silenced됩니다. 즉, DNA가 복제되거나 전사할때 이중가닥을 풀어야하는데 풀리지 않는걸 silence라고 하는데요. 결국 복제자체가 안되니까 transcriptional machinery한테 읽혀지지 않게되고, 결국 유전자를 발현하는데 실패하게됩니다.

 

포유류에겐 세가지 타입의 DNA 메탈기 전달효소(DNA methyltransferase)가 있는데요. 바로 DNMT1, DNMT3A, DNMT3B 입니다. 아래 그림을 보면, 보라색 동그라미가 Methylated CpG Pair인데요. 그래서 위에 크로마틴을 보면 unmethylated된것을 알 수 있어요. 동그라미가 안붙어있으니깐요. 근데 DNMT1, DNMT3A, DNMT3B가 메틸화를 촉매해서 크로마틴이 메틸화 되었습니다. 이렇게 되면 gene sienlencing이 되어요.  

 

 

 

 

  따라서, CpG island나 CpG island shore(island보다 적게 CpG가 나타나는 곳)에 메틸화가 되면(hypermetylation) 전사가 일어나지 못해서 결국 병을 유발하게 됩니다. 하지만 꼭 메틸화가 병을 유발하는건 아니고요. 만약 gene body (일반적인곳에)에 메틸화가 되지 않으면 전사(transcription)가 잘못 일어나서 또 병을 유발할 수 있습니다. 다양한 경우가 있지만 간략하게 이정도로 정리를 마칩니다.