여성 비만의 위험을 증가시키는 유전인자
- 건강의학 / 문광주 기자 / 2023-07-27 16:07:01
3'30" 읽기
- 포만감 유전자 POMC에 대한 후생유전학적 부착
- 부착물은 비만 위험을 44% 증가시켜
- 후생유전학적으로 변형된 POMC 유전자가 잠재적으로 약물로 해결될 수 있어
전 세계적으로 점점 더 많은 사람이 과체중이다. 영향을 받은 많은 사람이 체중 감량을 시도할 때 실패한다. 스포츠와 다이어트는 제한된 효과만 가지고 있으며 요요 효과는 체중 감량의 많은 성공을 파괴한다.
에피게놈(epigenome)에서 원인 찾기
그런데 왜 비슷한 생활 방식에도 불구하고 어떤 사람은 살이 찌고 다른 사람은 살이 찌지 않는 것일까? 한 가지 분명한 사실은 생활 방식 외에도 유전적 소인이 중요한 역할을 한다는 것이다. 일란성 쌍둥이는 체질량 지수(BMI)가 40~70% 비슷하다. 그들이 같은 가정에서 자라지 않더라도 이 엄청난 유사성은 남아 있다. 현재 체중에 영향을 미치고 따라서 비만 발병 위험에 영향을 미치는 여러 유전자 변이가 알려져 있다.
그러나 이러한 유전자만으로는 관찰된 유전을 설명할 수 없다. 따라서 연구원들은 한동안 유전적 후생유전적 요인도 역할을 한다고 의심해 왔다. 이들은 유전자를 차단하거나 읽을 수 있도록 자유롭게 두는 DNA에 대한 부착물이다. 부착된 메틸기 형태의 이 "DNA 형식화"는 우리 유전자의 실제 활동에 대한 중요한 조절자다.
부착물은 비만 위험을 44% 증가시킨다.
따라서 베를린 대학병원(Charité – Universitätsmedizin Berlin)의 라라 레시너(Lara Lechner)가 이끄는 팀은 포만감을 담당하는 POMC(proopiomelanocortin) 유전자의 후생유전학적 부속물을 면밀히 조사했다. 이 유전자는 포만감 호르몬인 렙틴에 대한 신경 반응에 관여한다. 그들의 연구를 위해, 팀은 1,100명 이상의 정상 체중, 과체중 및 비만 피험자의 POMC 유전자에서 메틸 그룹을 분석했다.
결과:
여성의 경우, 정상 체중 참가자와 과체중 참가자 사이에 POMC 유전자의 후생유전학적 패턴에 분명한 차이가 있었다. 여성이 체중이 너무 많다면 POMC 유전자에 더 많은 메틸 그룹이 부착되었을 가능성이 높다. 연구진은 그러한 부착을 가진 여성의 비만 위험이 약 44% 증가한다는 사실을 발견했다.
Charité의 수석 저자인 페터 퀴넨(Peter Kühnen)은 "비만의 위험이 44% 증가하는 것은 대략 개별 유전자 변이에서 관찰된 효과와 일치한다"고 말했다. “그러나 이에 비해 사회 경제적 요인은 훨씬 더 큰 영향을 미치며 위험을 2~3배 증가시킬 수 있다. 우리는 왜 메틸화 효과가 여성에게만 나타나는지 아직 모른다.”
과정은 수정 직후에 설정
그러나 과학자들이 쌍둥이 연구에서 발견한 것처럼 POMC 유전자는 자궁에서 수정된 직후 후생유전학적으로 "포맷"된다는 것이 분명해 보인다. "이는 POMC 유전자의 후생유전학적 표시가 수정란 세포가 두 개의 쌍둥이 배아로 분열되기 전에 이미 확립되었음을 나타낸다"고 Lechner는 설명했다. 따라서 임신 초기 단계는 이미 매우 중요하다.
배아의 포만감 유전자가 이 단계에서 얼마나 강력하게 메틸화되어 비만의 위험에 영향을 미치는가? Lechner와 그녀의 동료들도 이 질문을 조사했다. 이전 연구에서는 특정 영양소가 메틸 그룹의 원료 공급원 역할을 하고 형성을 촉진한다는 증거를 이미 제시했다. 이러한 영양소에는 예를 들어 일반적으로 음식을 통해 섭취되는 베타인, 메티오닌 또는 엽산이 포함된다. 이 영향을 확인하기 위해 연구원들은 실험실에서 줄기세포 배양을 사용하여 이를 테스트했다.
결과:
"한편으로 우리와 다른 연구에서는 엽산, 베타인 및 기타 영양소가 메틸화 정도에 제한적인 영향을 미친다는 것을 보여준다"고 Kühnen은 보고했다. "우리는 'DNA 형식화 시스템'이 전반적으로 매우 안정적이며 영양소 공급의 작은 변동이 세포에 의해 보상된다는 것을 관찰했다. 한편, 이 '형식화'의 가변성이 무작위로 진화한다는 증거가 있다. 이것은 적어도 아직까지는 사람이 POMC 영역에서 어느 정도 메틸화를 가지고 있는지에 대해 외부적으로 영향을 미칠 수 없다는 것을 의미한다.”
POMC 봉쇄에 대한 약물
그럼에도 불구하고 팀이 설명하는 것처럼 영향을 받는 사람들의 불리한 후생유전학적 표식을 최소한 보상할 수 있는 방법이 있다. POMC 유전자의 활성 부족을 보완할 수 있는 활성 성분이 있기 때문이다. 그중 하나인 세트멜라토나이드(setmelatonide)는 이미 POMC 유전자 돌연변이 환자의 치료에 승인되었다. Lechner와 그녀의 동료들은 4명의 비만 여성과 1명의 남성에서 POMC 유전자의 후생적 차단에도 도움이 되는지를 조사했다. 그들은 하루에 한 번 2.5밀리그램의 세트멜라토나이드를 피부 아래에 주사했다.
3개월 후, 분명히 긍정적인 효과가 나타났다. 이 기간 피실험자들은 배고픔이 줄어들었고 체중의 약 5%에 해당하는 약 7kg이 감소했다. "우선, 이 결과는 후생유전학적으로 변형된 POMC 유전자가 잠재적으로 약물로 해결될 수 있음을 보여준다"고 Kühnen은 말했다. 이것은 유망하다.
더 많은 연구를 통해 세트멜라토니드를 사용한 치료가 장기간에 걸쳐 효과적이고 안전한지 여부를 보여주어야 한다. "하지만 전반적으로 이러한 약물은 포괄적인 치료 전략의 일부일 뿐이다"고 Kühnen은 말했다. 이 발견은 새로운 비만 치료법의 출발점을 제공하며 포만감에 영향을 미치는 추가 DNA 부착물을 찾는 출발점이 될 수도 있다.
(Science Translational Medicine, 2023; doi: 10.1126/scitranslmed.adg1659)
출처: Charité – Universitätsmedizin Berlin
- 포만감 유전자 POMC에 대한 후생유전학적 부착
- 부착물은 비만 위험을 44% 증가시켜
- 후생유전학적으로 변형된 POMC 유전자가 잠재적으로 약물로 해결될 수 있어
비만의 새로운 위험인자
포만감 유전자 POMC에 대한 후생유전학적 부착은 여성의 비만 위험을 증가시킨다.
과체중이 되는 경향은 유전자와 생활 방식에만 의존하는 것이 아니라 특정 유전자에 대한 후성유전적 애착도 중요한 역할을 한다는 연구 결과가 있다. 따라서 과체중 및 비만인 여성의 포만감 유전자 POMC는 부착된 메틸 그룹에 의해 차단되는 경우가 많다. 그 결과 비만 위험이 44% 증가한다. 그러나 이러한 부착물의 차단 효과는 첫 번째 테스트에서 제안한 것처럼 활성 성분에 의해 보상될 수 있다.
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| ▲ 포만감 유전자 POMC에 대한 부착은 여성의 과체중 및 비만 위험을 증가시킨다. pixabay |
전 세계적으로 점점 더 많은 사람이 과체중이다. 영향을 받은 많은 사람이 체중 감량을 시도할 때 실패한다. 스포츠와 다이어트는 제한된 효과만 가지고 있으며 요요 효과는 체중 감량의 많은 성공을 파괴한다.
에피게놈(epigenome)에서 원인 찾기
그런데 왜 비슷한 생활 방식에도 불구하고 어떤 사람은 살이 찌고 다른 사람은 살이 찌지 않는 것일까? 한 가지 분명한 사실은 생활 방식 외에도 유전적 소인이 중요한 역할을 한다는 것이다. 일란성 쌍둥이는 체질량 지수(BMI)가 40~70% 비슷하다. 그들이 같은 가정에서 자라지 않더라도 이 엄청난 유사성은 남아 있다. 현재 체중에 영향을 미치고 따라서 비만 발병 위험에 영향을 미치는 여러 유전자 변이가 알려져 있다.
그러나 이러한 유전자만으로는 관찰된 유전을 설명할 수 없다. 따라서 연구원들은 한동안 유전적 후생유전적 요인도 역할을 한다고 의심해 왔다. 이들은 유전자를 차단하거나 읽을 수 있도록 자유롭게 두는 DNA에 대한 부착물이다. 부착된 메틸기 형태의 이 "DNA 형식화"는 우리 유전자의 실제 활동에 대한 중요한 조절자다.
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| ▲ 메틸 그룹에 의한 DNA의 후생유전적 "형식화" 동안 이들은 DNA 염기에 스스로 부착하며, 여기에서는 DNA 염기 시토신을 예로 사용한다. © 퍼블릭 도메인 |
부착물은 비만 위험을 44% 증가시킨다.
따라서 베를린 대학병원(Charité – Universitätsmedizin Berlin)의 라라 레시너(Lara Lechner)가 이끄는 팀은 포만감을 담당하는 POMC(proopiomelanocortin) 유전자의 후생유전학적 부속물을 면밀히 조사했다. 이 유전자는 포만감 호르몬인 렙틴에 대한 신경 반응에 관여한다. 그들의 연구를 위해, 팀은 1,100명 이상의 정상 체중, 과체중 및 비만 피험자의 POMC 유전자에서 메틸 그룹을 분석했다.
결과:
여성의 경우, 정상 체중 참가자와 과체중 참가자 사이에 POMC 유전자의 후생유전학적 패턴에 분명한 차이가 있었다. 여성이 체중이 너무 많다면 POMC 유전자에 더 많은 메틸 그룹이 부착되었을 가능성이 높다. 연구진은 그러한 부착을 가진 여성의 비만 위험이 약 44% 증가한다는 사실을 발견했다.
Charité의 수석 저자인 페터 퀴넨(Peter Kühnen)은 "비만의 위험이 44% 증가하는 것은 대략 개별 유전자 변이에서 관찰된 효과와 일치한다"고 말했다. “그러나 이에 비해 사회 경제적 요인은 훨씬 더 큰 영향을 미치며 위험을 2~3배 증가시킬 수 있다. 우리는 왜 메틸화 효과가 여성에게만 나타나는지 아직 모른다.”
과정은 수정 직후에 설정
그러나 과학자들이 쌍둥이 연구에서 발견한 것처럼 POMC 유전자는 자궁에서 수정된 직후 후생유전학적으로 "포맷"된다는 것이 분명해 보인다. "이는 POMC 유전자의 후생유전학적 표시가 수정란 세포가 두 개의 쌍둥이 배아로 분열되기 전에 이미 확립되었음을 나타낸다"고 Lechner는 설명했다. 따라서 임신 초기 단계는 이미 매우 중요하다.
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| ▲ 출처: 산업통상자원부 공식 블로그 |
배아의 포만감 유전자가 이 단계에서 얼마나 강력하게 메틸화되어 비만의 위험에 영향을 미치는가? Lechner와 그녀의 동료들도 이 질문을 조사했다. 이전 연구에서는 특정 영양소가 메틸 그룹의 원료 공급원 역할을 하고 형성을 촉진한다는 증거를 이미 제시했다. 이러한 영양소에는 예를 들어 일반적으로 음식을 통해 섭취되는 베타인, 메티오닌 또는 엽산이 포함된다. 이 영향을 확인하기 위해 연구원들은 실험실에서 줄기세포 배양을 사용하여 이를 테스트했다.
결과:
"한편으로 우리와 다른 연구에서는 엽산, 베타인 및 기타 영양소가 메틸화 정도에 제한적인 영향을 미친다는 것을 보여준다"고 Kühnen은 보고했다. "우리는 'DNA 형식화 시스템'이 전반적으로 매우 안정적이며 영양소 공급의 작은 변동이 세포에 의해 보상된다는 것을 관찰했다. 한편, 이 '형식화'의 가변성이 무작위로 진화한다는 증거가 있다. 이것은 적어도 아직까지는 사람이 POMC 영역에서 어느 정도 메틸화를 가지고 있는지에 대해 외부적으로 영향을 미칠 수 없다는 것을 의미한다.”
POMC 봉쇄에 대한 약물
그럼에도 불구하고 팀이 설명하는 것처럼 영향을 받는 사람들의 불리한 후생유전학적 표식을 최소한 보상할 수 있는 방법이 있다. POMC 유전자의 활성 부족을 보완할 수 있는 활성 성분이 있기 때문이다. 그중 하나인 세트멜라토나이드(setmelatonide)는 이미 POMC 유전자 돌연변이 환자의 치료에 승인되었다. Lechner와 그녀의 동료들은 4명의 비만 여성과 1명의 남성에서 POMC 유전자의 후생적 차단에도 도움이 되는지를 조사했다. 그들은 하루에 한 번 2.5밀리그램의 세트멜라토나이드를 피부 아래에 주사했다.
3개월 후, 분명히 긍정적인 효과가 나타났다. 이 기간 피실험자들은 배고픔이 줄어들었고 체중의 약 5%에 해당하는 약 7kg이 감소했다. "우선, 이 결과는 후생유전학적으로 변형된 POMC 유전자가 잠재적으로 약물로 해결될 수 있음을 보여준다"고 Kühnen은 말했다. 이것은 유망하다.
더 많은 연구를 통해 세트멜라토니드를 사용한 치료가 장기간에 걸쳐 효과적이고 안전한지 여부를 보여주어야 한다. "하지만 전반적으로 이러한 약물은 포괄적인 치료 전략의 일부일 뿐이다"고 Kühnen은 말했다. 이 발견은 새로운 비만 치료법의 출발점을 제공하며 포만감에 영향을 미치는 추가 DNA 부착물을 찾는 출발점이 될 수도 있다.
(Science Translational Medicine, 2023; doi: 10.1126/scitranslmed.adg1659)
출처: Charité – Universitätsmedizin Berlin
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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