포유류의 반일주 시계
생체 시계 연구의 새로운 발견
포유류의 반일주기 생체 시계
지난 달 노벨 재단은 제프리 홀, 마이클 로스배시, 마이클 영에게 "일주기 리듬을 조절하는 분자 기전의 발견"으로 노벨상을 수여했습니다1. 이 24시간 주기의 '시계'는 많은 생리적 과정에 영향을 미치며, 지난 수십 년간 많은 연구자들의 노력으로 생화학적 기전이 잘 밝혀져 있습니다. 흥미롭게도 일일 일주기 주기 외에도 많은 생물체가 하루에 두 번 반복되는 생리적 주기를 보입니다. 가장 대표적으로 연안 동물은 12.4시간 주기의 조석 간만에 맞춰 진동하는 강력한 '조석 시계'를 가지고 있으며, 이는 운동, 대사 및 기타 여러 생리적 과정에 영향을 미칩니다2. 심지어 인간에서도 체온, 호르몬 수치, 혈압 등의 기능이 예측 가능한 12시간 주기로 변동하며, 일부 인간 질병은 교란된 12시간 주기와 연관되기도 합니다3-9.
마우스 유전자에서 발견된 12시간 주기 리듬
최근 흥미로운 연구에서 연구자들은 수학적 유전자 발현 분석을 통해 12시간 리듬을 따르는 3,000개 이상의 마우스 유전자를 식별했습니다10. 이 유전자 대부분은 소포체 및 미토콘드리아 기능과 항상성과 연관되어 있으며, "소포체와 미토콘드리아 작용의 조정된 리듬(CREMA)"의 특징을 보이는 것으로 보입니다. 불안정한 루시퍼라아제 리포터, 배양 세포, 동물 모델을 사용한 주기 유전자의 기전 분석 결과, 이러한 12시간 리듬은 세포 자율적이며 일주기 리듬과 독립적이고, 섭식 및 대사 스트레스와 같은 외부 신호에 의해 동조될 수 있음이 밝혀졌습니다. 일주기 리듬 유전자의 녹다운 및 녹아웃은 12시간 주기를 차단하지 않았습니다.
12시간 주기 시계의 핵심 조절 인자 XBP1s
전사 인자 XBP1s가 12시간 시계의 주요 조절 인자인 것으로 보입니다10. ChIP 분석 결과 12시간 주기 유전자에서 XBP1s의 주기적 결합/방출이 관찰되었고, 프로모터 내 공통 XBP1s 결합 부위를 돌연변이시키면 12시간 주기가 파괴되었으며, XBP1의 녹다운은 12시간 리듬을 억제했습니다. 종합적으로 이 새로운 연구는 12시간 시계가 동물 생물학의 두드러지고 중요한 특징임을 시사합니다. 진화적 기원은 무척추동물의 조석 시계까지 거슬러 올라갈 가능성이 높으며, 인간의 12시간 주기는 건강과 질병에 중요한 의미를 가지고 있으며 아직 더 많은 연구가 필요합니다.
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참고 문헌
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