Fascinating facts about DNA
DNA

DNA에 관한 놀라운 이야기

고대 인류 탐사

최소한의 물리적 증거로부터 DNA 분석은 고대 인류가 어떻게 생겼는지에 대한 더 명확한 그림을 제공했습니다.

데니소바인(Denisova hominins)은 30,000~14,500년 전 구석기 시대 중기와 아시아 전역에 분포했습니다. 그들의 형상은 수수께끼였습니다.

최초의 데니소바인은 2010년 시베리아 데니소바인 동굴에서 여성 손가락뼈에서 추출한 미토콘드리아 DNA를 기반으로 확인되었습니다. 그러나 발견된 소수의 화석은 많은 해부학적 세부 사항을 재구성할 만큼 크거나 완전하지 않았습니다. 이스라엘 과학자 팀은 DNA 메틸화 지도를 사용하여 데니소바인 해부학을 예측할 수 있었습니다.1 연구에 따르면 데니소바인은 보다 넓은 턱과 두개골 등 약간의 미묘한 차이 이외에는 네안데르탈인과 유사해 보였습니다.

우리는 얼마나 많은 유전자를 가지고 있을까요?

인간 유전체 프로젝트(Human Genome Project, HGP)가 시작된 지 30년이 지난 지금도 우리는 모든 유전자를 찾지 못했습니다. 그 대답은 HGP가 시작되었을 때 어느 누가 상상했던 것보다도 훨씬 더 복잡한 것으로 밝혀졌습니다.

HGP(1990~2003년)는 모든 인간 유전자의 DNA 서열과 위치를 매핑하는 것을 목표로 했습니다. 정의된 염기서열로 모든 유전자의 위치를 결정할 수 있다고 믿었지만 우리는 여전히 전체 염기서열을 모릅니다. 단백질을 코딩하는 유전자의 수는 어느 정도 동의되었지만, 더 많은 다른 유형의 유전자가 있다는 사실이 밝혀졌습니다.4

우리 DNA에 있는 고대 바이러스들

우리 DNA에 있는 고대 바이러스는 미래의 건강 위협이나 의약품에 대한 단서를 제공할 수 있습니다.

수백만 년에 걸쳐 우리의 조상은 바이러스에 감염되었습니다. 그들의 DNA는 이제 인간 유전자보다 우리 유전체의 더 많은 부분을 구성합니다. 인간 유전체의 약 8%가 레트로바이러스 DNA로 구성되어 있는 반면, 알려진 유전자는 1~2%에 불과합니다.

일반적으로 존재에 대한 물리적 흔적을 남기지 않는 다른 바이러스와 달리 레트로바이러스는 유전 물질이 숙주의 유전체에 통합되는 생명 주기 단계를 포함합니다. 이러한 통합으로 멸종된 레트로바이러스의 유전자 화석 기록이 만들어졌고, 현대 유기체의 유전체에 보존되어 있습니다. 이 바이러스 DNA는 일반적으로 휴면 상태에 있지만 세포가 암이 되면 억제 메커니즘이 실패하여 이 고대 바이러스 DNA가 다시 활성화될 수 있습니다. 과학자들은 그 메커니즘이 의학에서 활용될 수 있는지 알아보기 위해 이러한 현상을 연구하고 있습니다. 과학자들은 약 1,100만 년 전에 우리의 조상이 고대 레트로바이러스를 어떻게 소멸시켰을지 밝혀냈습니다. 스트레스나 감염은 우리 유전체에 숨어 있던 바이러스를 재활성화하여 다발성 경화증, 당뇨병, 조현병과 같은 일부 질환의 원인이 될 수 있다는 사실이 관찰되었습니다7

Ancient viruses in our DNA

네스호의 신화

스코틀랜드의 신화를 조사하기 위해 환경 DNA 분석이 사용되었습니다. 뉴질랜드 오타고 대학이 이끄는 과학자 팀은 2019년 9월 스코틀랜드의 네스호에서 채취한 DNA 샘플에 대한 조사 결과를 발표했습니다. 이 연구는 이 호수 깊은 곳에 산다는 전설이 있는 신화적 '네스호 괴물'('네시')의 미스터리를 풀기 위한 시도였습니다.

환경 DNA 메타바코딩 접근법이 사용되었습니다. 연구 결과, 큰 동물의 존재에 대한 증거가 나타나지 않으면서 '네시'가 플레시오사우루스와 같은 쥐라기 시대의 파충류일 수 있다는 이론이 배제되었습니다. 팀은 또한 다양한 종류의 크거나 거대한 물고기의 존재 여부에 대해 테스트했습니다. 큰 물고기에 대한 증거는 없었지만 연구팀은 대량의 장어 DNA를 발견했습니다. 이 데이터는 크기를 나타내지 않았지만 네스호에 거대한 뱀장어가 있어 “네시” 현상을 설명할 수 있을 수 있다는 것을 보여줍니다.10

참고 문헌
  1. Reconstructing Denisovan Anatomy Using DNA Methylation Maps. Cell. Volume 179, Issue 1, 19 September 2019, Pages 180-192.e10

  2. Martin, W. & Mentel, M. (2010) The Origin of Mitochondria. Nature Education 3(9):58
    https://www.nature.com/scitable/topicpage/the-origin-of-mitochondria-14232356/

  3. https://www.omim.org

  4. Salzberg, S.L. Open questions: 우리는 얼마나 많은 유전자를 가지고 있을까요? BMC Biol 16, 94 (2018).
    https://doi.org/10.1186/s12915-018-0564-x

  5. Jia–Hua Hu, Cole Malloy, G. Travis Tabor, Jakob J. Gutzmann, Ying Liu, Daniel Abebe, Rose-Marie Karlsson, Stewart Durell, Heather A. Cameron, Dax A. Hoffman. Activity-dependent isomerization of Kv4.2 by Pin1 regulates cognitive flexibility. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-15390-x

  6. www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200327141518.htm

  7. A. Moretti, L. Fonteyne, F. Giesert, P. Hoppmann, A. B. Meier, T. Bozoglu, A. Baehr, C. M. Schneider, D. Sinnecker, K. Klett, T. Fröhlich, F. Abdel Rahman, T. Haufe, S. Sun, V. Jurisch, B. Kessler, R. Hinkel, R. Dirschinger, E. Martens, C. Jilek, A. Graf, S. Krebs, G. Santamaria, M. Kurome, V. Zakhartchenko, B. Campbell, K. Voelse, A. Wolf, T. Ziegler, S. Reichert, S. Lee, F. Flenkenthaler, T. Dorn, I. Jeremias, H. Blum, A. Dendorfer, A. Schnieke, S. Krause, M. C. Walter, N. Klymiuk, K. L. Laugwitz, E. Wolf, W. Wurst, C. Kupatt. Somatic gene editing ameliorates skeletal and cardiac muscle failure in pig and human models of Duchenne muscular dystrophy. Nature Medicine, 2020; DOI: 10.1038/s41591-019-0738-2
    https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200127134851.htm

  8. https://www.newscientist.com/article/mg24532710-700-ancient-viruses-buried-in-our-dna-may-reawaken-and-cause-illness/#ixzz6Hjdwtcy1

  9. Epstein–Barr Virus and Cancer. Annual Review of Pathology: Mechanisms of Disease. Vol. 14:29-53 (Volume publication date January 2019)
    https://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev-pathmechdis-012418-013023#_i37

  10. Alexander J. Meeske, Sandra Nakandakari-Higa, Luciano A. Marraffini. Cas13-induced cellular dormancy prevents the rise of CRISPR-resistant bacteriophage. Nature, 2019; DOI: 10.1038/s41586-019-1257-5

  11. BBC Science Focus Magazine
    https://www.sciencefocus.com/nature/loch-ness-monster-how-edna-helps-us-discover-what-lurks-beneath/

  12. Scientific American https://www.scientificamerican.com/podcast/episode/bacteria-helped-plants-evolve-to-live-on-land/

  13. Nature: doi: 10.1038/d41586-019-00511-4
    https://www.nature.com/articles/d41586-019-00511-4

  14. https://physicsworld.com/a/physics-and-dna/

  15. https://www.wired.com/story/finally-a-dna-computer-that-can-actually-be-reprogrammed/

  16. https://www.sciencemag.org/news/2017/03/dna-could-store-all-worlds-data-one-room