2024 노벨 생리의학상 miRNA 유전자 조절

2024 중기까지만 해도 나의 티스토리는 누가 봐도 통계학도! 개발! 코딩! 이었는데...

후기부터는 뭔... 갑분 전자공학에 생명과학이...

참고로 전자공학 공부는 상폐했습니다... 문 닫았구요

어쩌다보니 생명과학 공부하는데 너~~~~~무 재미있어 

저 이제 생명학도가 될래요 엄마!

그럼 올해 노벨 생리의학상 miRNA에 대해 정리해볼게요

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인간, 동물, 곤충, 벌레... 그리고 당신

우리 모두 하나의 세포에서 시작한 거 아시죠?

 

하나의 세포가 세포 분열을 하면 몇 천개에서 몇 억개의 세포를 이룰텐데

어떤 세포는 근육세포일 것이고

어떤 세포는 신경세포일 것이고

어떤 건 눈과 관련된 세포겠죠

 

근데 생각해보면

모든 세포는 부모세포와 동일한 DNA를 가지고 있는데

어째서 어떤 건 근육을 이루고 어떤 건 신경을 이룰까요?

 

개흥미로워!!!!!!!

 

예쁜꼬마선충

 

이 궁금증을 해결하기 위한 시작은 바로

예쁜꼬마선충인데용

생긴 건 예쁜거랑은 1도 관련이 없어보입니다

 

근데 정말 많은 생물, 미생물, 동물들이 있는데 하필 왜 예쁜꼬마선충이었을까요?

1. 투명해서 현미경으로 아주 잘 보임

2. 매우 작아서 시야 내에 모든 세포들이 다 보임

3. 959개의 체세포 분열 과정을 지켜볼 수 있음

 

예쁜꼬마선충에도 신경세포도 있고 소화하는 장세포도 있고 다양한 세포들이 있는데

어떻게 하나의 완전한 개체를 이룰까요?

 

영국의 생물학자 존 설스턴(2002년 노벨생리의학상 수상자)은 예쁜꼬마선충을 관찰하면서 

분열하는 패턴이 똑같다는 것을 발견했대요

모든 예쁜꼬마선충이 언제 어떻게 분열하는지가 똑같다는 겁니다

예쁜꼬마선충 족보

 

한 개체의 완전한 세포 족보를 가진 종은 예쁜꼬마선충이 유일하대요

이 복 받은 놈!

 

같은 DNA를 가지고 있는 세포들이 어떻게 근육세포가 되고 신경세포가 되는지 풀기 위해

가장 중요한 개념은 전사거덩요 제 뇌피셜이에요

 

전사는 DNA의 유전정보가 RNA로 복사되는 과정으로

DNA의 이중나선의 한 가닥을 주형으로 삼아 mRNA(message RNA)를 생성하는 걸 의미합니다

즉, DNA->RNA로 유전정보가 흐른다는 것인데

여기서 중요한 것은 흐르는게 당연하다고 여겨왔던게 항상 흐르는 것은 아니라는 겁니다

역시... 세상에 당연한 건 없습니다

 

우리의 세포들이 다양한 세포들로 이루어질 수 있는 이유는

동일한 DNA를 가지고 있지만 유전자가 다르기 때문인데요

상황에 따라 유전정보 흐름 즉 유전자 발현이 달라지면 다른 세포가 될 수 있는거죠

그럼 유전자 발현이 다르게 되는 유전자인 셰프 유전자를 어떻게 찾아낼까?

 

유전학자의 대답은 돌연변이를 만드는 거래요

돌연변이를 만드는 물질인 뮤타젠(Mutagen)을 주입하여 무작위적으로 DNA를 망가트리는데

대부분 돌연변이는 열성이라 엄마 아빠 모두한테 돌연변이 유전자를 받아야지만 나타납니다

근데 예쁜꼬마선충은 자웅동체(혼자서 애 낳을 수 있음)래요!!!!

그니까 돌연변이 유전자 하나 하나씩 가지면 높은 확률로 나온다는거야

나한텐 개못생겼지만 유전학자들한텐 괜히 이쁜꼬마선충이 아니네요 ㅋ

 

무튼 돌연변이는 눈에 보이지만 돌연변이 유전자는 보이지 않잖아요

근데 눈에 보이지 않은 돌연변이를 찾을 수 있대요

어떻게?????

교배를 해서 물리적인 거리를 계산할 수 있다네요

(미친 가방끈...)

 

염색체에는 유전자가 들어가있는데 유전자의 거리가 가까우면 가까울수록

더 교차가 잘 안 일어나고 멀면 멀수록 교차가 잘 일어난대요

이런 방식으로 유전자들이 어떤 염색체 위에서 어떤 순서로 배열되어 있는지 알 수 있대요

 

무튼 돌연변이 유전자를 찾으면 그게 셰프 유전자겠죠?

왜냐면 요리를 잘못해서 돌연변이가 나온거니까요

그래서 예쁜꼬마선충의 후배아발생(알에서 태어난 후 분열)에서 상당수가 음문을 만드는 세포래요

쉽게 말하자면 알에서 태어나고도 계속 세포분열을 해서 새로운 세포를 만드는 거예요

우리가 성장기에 인중털 겨털 거시기털 나는 것처럼요 ㅎㅎ 저급한가요? 제가 비전공자라 이렇게 해야 이해한다는 점 양해 부탁드립니다 ㅋ

근데 알에서 태어나고 만들어지는 세포들이 음문(알을 낳는 구멍)을 만드는 세포래요

근데 음문세포에 문제가 생기면 알을 낳는 구멍이 없으니까 알을 못 낳고 몸 안에서 태어난대요

그럼 엄마 몸에서 태어나서 엄마 몸 먹고 결국 엄마 몸을 뚫고 나온대요

근데 이 돌연변이는 계속 대물림돼서 지도 자식땜에 죽고 또 자식은 뚫고 나오고 뫼비우스의 띠같은 문제가 발생해요

화질 구린거 ㅈㅅ

 

두번째 빨간색 줄이 lin-4인데요(여기서 lin은 linage로 혈통을 의미)

lin-4는 족보가 진행이 되지 않고 계속 어렸을 때 과정만 반복해서 음문이 안 만들어진대요 

타이밍에 따라서 발현이 달라지는 유전자를 Heterochronic 유전자라고 해요

 

그러다 lin-4와 비슷한 lin-14라는 돌연변이를 찾게 됩니다

lin-14는 lin-4처럼 어렸을 때 과정이 반복되거나 아예 분열이 멈추거나 하는 문제가 있어요

 

근데 lin-4와 lin-14 사이에 미묘한 관계가 있대요!!!!!!!

lin-4는 돌연변이를 발생하기 위해 뮤타젠같은 돌연변이 유도 물질을 주입했잖아요

lin-14는 lin-4의 돌연변이가 사라지는 돌연변이가 나온거죠

근데 인위적인 과정없이 자연 변이로.... 허거덩

즉 자연 변이로 인위적인 변이를 없애는 또다른 돌연변이로 인해 lin-14가 발생했다는거죠

유남생????

 

lin-4는 어렸을 때 과정만 되풀이하고 성숙해지지 못한다고 했잖아요

근데 lin-14는 lin-4와 반대로 어렸을 때 과정은 스킵되고 바로 성숙해져요

어렸을 때를 잘 거치고 성숙해져야 의미가 있는건데 그 과정이 스킵되니 둘 다 도긴개긴 이상한 놈입니다

 

lin-4와 lin-14는 셰프 유전자가 맞고 둘이 연관이 있어보인다는 흥미로운 결론에 도달했심더

 

근데 lin-14에도 lin-4와 같은 문제가 보이는 놈들이 있는 거예요

하 미친 것들

근데 lin-4와 같은 문제가 보이는 놈의 돌연변이가 뭔지 찾았대요

lin-14는 단백질인데 이 돌연변이는 단백질을 망가뜨리는 돌연변이가 아니라

RNA 꼬리에 단백질로 번역되지 않는 부분에 돌연변이(lin-14 억제)가 생겨 있더래요

 

lin-4 유전자 부분에는 단백질이 없었대요

근데 보통 돌연변이 유전자에 정상 DNA를 넣어주면 돌연변이가 정상으로 돌아가서

lin-4에도 정상 DNA 조각을 넣어주니까 정상으로 돌아가는데

근데 lin-4에 단백질이 없는거야!!!!!!! 장난 똥때려?

분명 뭐가 있는데 단백질이 없으니까

설마.. lin-4가 단백질이 아니라 RNA인가?라고 생각을 했대요

글구 RNA를 탐지할 수 있는 노던 블롯을 이용해서 

lin-4라는 DNA 조각에서 개작은 RNA 즉 miRNA를 찾았대요

즉 lin-4는 개개개작은 microRNA였다는 거죠

 

lin-4와 lin-14를 둘러싼 퍼즐조각들
1. lin-4는 lin-14를 억제한다.
2. lin-14 3'UTR(꼬리 Untranslated region)에는 lin-14의 유전자 발현을 전사 후 단계에서 억제하는 요소가 들어있다.
3. lin-4는 microRNA 유전자이다.

 

그럼 lin-4 micrRNA가 lin-14 3'(꼬리) 단백질이 없는 것에 억제적으로 작용하는 것은 아닐까?

 

근데... lin-4가 lin-14의 꼬리 부분으로 가서 무언가를 억제한다는 가설인데

lin-4도 RNA고 lin-14 꼬리에도 RNA란 말여!!!!!

lin-14도 전사 과정을 거쳐 DNA->RNA가 만들어지고 전사 후 단계에서 억제하는 요소가 있으니 아직 RNA잖아!!!

WHAT THE FUCK RNA랑 RNA끼리는 결합이 되잖아 개미친

 

근데 결합이 되려면 상보적이어야 되잖아요

A는 U랑 G는 C랑

먼지 아시죠?ㅋ

근데 대부분의 서열이 맞는다는 것을 발견했대요

(아니 근데 나 화질 개후진거 왜이래요?)

 

첫 번째 microRNA는 lin-4겠죵

두 번째 microRNA는 let-7이래요

 

let-7는 예쁜꼬마선충, 초파리, 사람에 다 있는 거예요

그럼 let-7의 비밀을 찾으면 사람한테도 적용이 가능한거고?

더? 대박? 이겠네?!!!!!! 제가 찾은 건 아니에요

무튼... 발생의 핵심적인 역할을 한게 개쪼꼬만한 microRNA래요

 

인간은 microRNA가 천 개가 넘는대요

그리고 클러스터로 뭉쳐져있어서 팀전으로 작동한대요

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그래서 결론은!!!!!!!!!!!!!

 

DNA->mRNA->단백질

이 과정을 보통의 우리가 생각했었지만

 

DNA 속에 mRNA 말고도 microRNA도 있다는 거죠

근데 microRNA는 다른 유전자들을 조절할 수 있는 겁니다

 

https://www.youtube.com/watch?v=8IpDPY_LmiI

 

사실 이 영상 거의 베껴썼다해도 무관합니다

왜냐면 옆에서 틀어놓고 따라 썼어요 ㅎㅎ

비전공자가 공부하려고 그런거니까 너무 뭐라하지 마세요

 

근데 전 이걸 정리하면서 microRNA보다 에쁜꼬마선충이 더 흥미로운거 같아요

예쁜꼬마선충의 족보뿐만 아니라 뉴런과 시냅스를 다 맵핑해서 신경망을 전부 그려냈대요

비록 신경세포가 대략 300개뿐이지만요

이 신경망을 인공신경망에다 대입하면 인간이 알고리즘을 만들지 않아도

자연적으로 행동할 수 있게끔 로봇을 만들 수 있다는데

나는 이게 더 관심있어요

IT공학을 복수전공한 사람에 어쩔 수 없는 천직같은 건가? 푸헤헤

 

이 신경망을 이용해서 벽에 부딪히면 뒤로 가고 배고프면 음식을 찾아가고

이런 행위들을 알고리즘없이 할 수 있게 한대요

나 이쪽으로 파볼까?ㅋ ㅈㅅ

 

아 졸려 그럼 안녕히 계세요