아버지의 "생활 습관"은 정자에 새겨진다: 초소형 RNA가 수정 직후의 운명을 좌우한다

아버지의 "생활 습관"은 정자에 새겨진다: 초소형 RNA가 수정 직후의 운명을 좌우한다

「아버지의 환경」이 자녀에게 전달된다――“DNA 이외”의 전달은 정말로 있는가

「유전」이라고 하면, 많은 사람들이 DNA 배열의 전달을 떠올린다. 그러나 최근, 아버지 쪽의 식사, 스트레스, 노출(화학물질 등)과 같은 “수정 전의 환경”이 다음 세대의 대사나 행동에 영향을 미칠 수 있다는 것이 동물 연구에서 쌓여왔다. 예를 들어 고지방식을 먹은 수컷 쥐의 자녀에서 당 대사가 혼란스럽거나, 만성적인 스트레스를 받은 아버지의 자녀에서 스트레스 반응이 변하는 등의 현상으로 알려져 있었다. 문제는, 「어떻게?」이다.


이번에, 미국 캘리포니아 대학교 산타크루즈(UC Santa Cruz)의 Upasna Sharma 연구실은, 이 “어떻게”의 핵심에 다가가, 정자가 운반하는 작은 RNA가 수정 직후의 배아 발생을 움직이는 분자 경로를 제시했다. DNA 배열을 바꾸지 않아도, 정자는 “다른 정보”를 가지고 있다. 그 대표 주자가 이번의 주역이다.


주역은 「tRFValCAC」――tRNA의 “조각”이 왜 그렇게 중요한가?

연구팀이 주목한 것은, tRFValCAC라고 불리는 작은 RNA이다. 이것은 tRNA(단백질 합성에서 작용하는 전이 RNA) 유래의 조각으로, 성숙한 쥐 정자에 매우 많이 포함되는 타입 중 하나로 여겨진다. 중요한 것은, 정자가 만들어지는 고환 내에서만 완결되지 않는 점이다. 정자는 고환을 나온 후, 부고환(epididymis)을 통과하면서 성숙한다. 그 과정에서, 정자 내의 작은 RNA의 “화물”이 크게 변화하는 것이 알려져 왔다.


이번 논문은, 이 tRFValCAC가

  • 부고환에서 농축된다(성숙 과정에서 증가한다)

  • 부고환 상피 세포가 방출하는 세포 외 소포(EV)에 실려 정자에게 전달된다
    는 흐름을 전제로, 「그렇다면, 누가 어떻게 “적재량”을 관리하고 있는가?」를 추적했다.


“분류 담당자” 단백질이 있었다: hnRNPAB가 화물을 컨트롤

열쇠로 떠오른 것은, RNA 결합 단백질 hnRNPAB이다. 논문의 하이라이트로도,

  • tRFValCAC가 부고환에서 hnRNPAB와 상호작용한다

  • hnRNPAB가 부고환 상피 세포의 EV와 정자 내의 tRFValCAC 양을 조절한다
    는 것이 명확히 제시되어 있다.


Phys.org의 기사에서는, 이것을 쉽게 “분류 및 분류의 관리자(sorting manager)”와 같은 역할이라고 표현하고 있다. hnRNPAB가 줄어들면, EV에 적재되는 tRFValCAC가 줄어들고, 결과적으로 정자에 도달하는 양도 줄어든다――즉, 정자의 작은 RNA는 「자연스럽게 섞이는」 것만이 아니라, 적재의 규칙이 존재할 가능성이 강해졌다.


여기가 크다. 왜냐하면, 아버지의 식사나 스트레스 등이 부고환이나 그 주변 환경에 영향을 미칠 수 있다면, hnRNPAB를 포함한 “포장 시스템”이 변조되어, 정자의 화물(작은 RNA의 종류 및 양)이 변한다는 “기구의 입구”가 보이기 때문이다.


수정 직후에 작용한다: tRFValCAC를 멈추면 배아의 진행 방식이 변한다

그렇다면, 그 작은 RNA는 자녀(배아)에서 무엇을 하고 있는가. 연구팀은, 수정 직후(1세포기)에 tRFValCAC의 작용을 저해하고, 그 후의 배아의 행동을 조사했다. 그러자, 배아의 초기에서 중요한

  • 세포 분열

  • 염색체의 배치나 게놈 운영

  • RNA 처리(스플라이싱 포함)
    에 관련된 유전자군의 제어가 혼란스럽고, 발생의 템포가 느려지며, 배반포까지 도달하는 배아가 줄었다.


ScienceDirect의 요약에서도, tRFValCAC 저해로 2세포기 배아의 전사물 양이나 스플라이싱이 변화하고, 표현형으로서 배반포 도달이 줄어든다고 정리되어 있다. PubMed 초록도 같은 취지로, RNA 스플라이싱이나 mRNA 처리 관련 유전자가 영향을 받는 점을 명기하고 있다.


「아버지의 환경이 자녀의 건강에 영향을 미친다」는 이야기는, 아무래도 “먼 미래의 체질”의 논의가 되기 쉽다. 그러나 본 연구가 보여주는 것은, 더 가까운――수정에서 몇 번의 세포 분열이라는 초기에, 정자 유래 RNA가 배아의 프로그램을 조정하고 있다는 구체적인 모습이다.


그것은 「죄책감」을 낳는 이야기가 아니다: 확률과 기구의 이야기

여기서 주의하고 싶은 것은, 이 연구가 「아버지가 ○○하면 자녀가 반드시 병에 걸린다」고 말하는 것이 아니라는 점이다. Phys.org도 UCSC의 해설도, 어디까지나 쥐 연구에서, 게다가 “어떤 분자가, 언제, 어떤 프로세스를 움직이는가”를 파고든 기구 연구로서 위치 지어지고 있다.


그러나 공중 보건의 관점에서 보면 임팩트는 작지 않다. 배아의 초기 발생의 혼란은, 임신 성립이나 미래의 대사 리스크와 관련될 수 있다는 생각은 이전부터 있다. 이번과 같이 「정자 RNA→수정 직후→배아 발생 템포」라는 선이 보이기 시작하면, 장래에는

  • 리스크의 “조기 경계 마커”

  • 배아의 생존성이나 임신 성립을 높이는 타겟
    과 같은 응용이 논의될 가능성이 있다(물론, 현 시점에서는 “가능성”의 단계).


SNS에서는 어떻게 받아들여졌는가? (확산 게시물의 논점을 요약)

이번 화제는, 연구자 대상 뉴스뿐만 아니라, 건강·바이오 계 커뮤니티에서도 비교적 “관심을 끌기 쉬운” 것이다. 실제로, LinkedIn상의 확산 게시물에서는, 다음과 같은 논점이 강조되었다.


1) 「DNA를 바꾸지 않고 다음 세대로」에 대한 놀라움과 납득

어떤 게시물에서는, 정자가 운반하는 tRFValCAC가 「DNA 이외의 정보」로서 배아의 초기 발생에 영향을 미치고, hnRNPAB와 EV가 그 운송·제어에 관여한다는 점을 쉽게 소개하고 있다.


SNS적인 포인트：

  • “유전＝DNA만”이라는 직감을 배신하는

  • 게다가 「수정 직후의 배아에서 유전자 발현과 스플라이싱이 움직인다」고 구체적이며, 스토리가 강하다

2) 「배반포에 도달하지 않는다」＝임신 성립이나 불임 치료의 연상

같은 게시물에서는, tRFValCAC를 멈추면 배반포에 도달하는 배아가 줄어든다는 점에도 언급하고 있으며, 「수정란의 질」「임신 성립률」과 같은 연상이 자연스럽게 일어난다.


SNS적인 포인트：

  • “아기의 건강”뿐만 아니라, “임신의 성립”에도 관련될 것처럼 보인다

  • 생식 의료·IVF 문맥에서의 관심을 불러일으키기 쉽다

3) 그러나 게시물 측도 「하나의 연구로 단정하지 않는다」는 면책을 붙이기 쉽다

흥미로운 것은, 확산 게시물의 문면에 「교육 목적으로 의료 조언이 아니다」「연구는 진화한다」「하나의 연구가 전부는 아니다」라는 주의 문구가 병기되어 있는 점이다. 기대가 부풀기 쉬운 테마일수록, 게시자 측도 “단언”을 피하는 분위기가 있다.


연구의 위치: 작은 RNA는 유력하지만 「전부」는 아니다

마지막으로, 과학으로서의 온도감도 놓아두고 싶다. 작은 RNA는 세대 간 에피제네틱 계승의 주체로서 매력적이지만, 영역 전체로서는 「작은 RNA만으로 설명할 수 있는가?」는 논의가 계속된다. 예를 들어, 옥스퍼드 대학교의 해설 기사에서도, 작은 RNA가 중요하다는 한편, 모든 계승 현상이 작은 RNA 기점은 아니라는 취지가 이야기되고 있다.


그래서 이번의 가치는, 「아버지의 환경→정자 RNA가 변한다」는 일반론을 한 단계 더 나아가, **“어떤 RNA가, 어디서, 누구에게 분류되어, 수정 후 언제 작용하는가”**를 구체적으로 제시한 점에 있다. 다음으로 물어볼 것은,

  • 아버지의 식사·스트레스·노출이, 이 hnRNPAB나 EV 경로를 어떻게 변화시키는가

  • tRFValCAC 이외의 작은 RNA도 마찬가지로 “분류 관리”되는가

  • 인간에서도 어느 정도 같은 설계도가 적용되는가
    와 같은, “인과의 사슬”을 더욱 늘리는 연구일 것이다.


참조 URL


참고 기사

정자 중의 미세 RNA 분자가 아

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