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Gattaca, 1997

1. 유전자 변이

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1-1. 유전자 변이

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1. 유전자 구조 변이

• 잘 적응된 유리한 유전자 변이는 자연선택

되어 자손에게 전달

2. 유전자 발현 변이

• 유전정보가 같아도 후생유전학적 변화를

주어 유전자 발현에서 조절된 잘 적응된 유

전자 발현 조절 프로그램 자손에게 전달

☞후생유전 장점: 자연선택 보다 빠르고 유

연함(획득형질 유전, 처음부터 환경에 대한

적응성을 보유)

☞후생유전 단점: 자연선택 보다 안정성이

떨어짐(유전자는 안정적 분자이지만, 유전

자 발현조절프로그램은 안정적이지 못함) .

유전자는 환경 변화에 반응하여 변이를 형성한다.

1-1. 유전자 변이(Cont.)

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자연선택 유전자 변이는 대립유전자 빈도(분포)에 영향을 미친다.

• 사람의 유전자는 자연환경과 생활환경 차이가 인종적, 민족적 차이를 형성한다.

• 환경변화와 에에 대한 유전자 적응 사이 시간차는 질병의 발생과 변화를 가져온다.

자연선택 된 유전자 변이는 축적을 통해 진화의 원동력이 된다.

There are only five main variants of Homo sapiens, within each group are subraces and several mixtures within the genetic makeup of humans

1-2. 돌연변이

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유전적 변이로 잘못 된 정보 생성

• Frame shift mutation

☞ 물리적 변이

☞ 하나 이상의 DNA 염기가 부가, 결실, 중복되어 나타난 염기서열 변화(트리플코돈 변화)

☞ 구조유전자 일부, 전사를 조절하는 염기서열, 인트론을 제거하고 엑손을 연결하는 결정적

인 부분 등에서 일어날 수 있음

• Missense mutation

☞ 화학적 변이

☞ 하나 이상의 DNA 염기 치환

☞ transition mutation: 퓨린(A,G) 염기가 다른 퓨린 염기로 또는 피리미딘(C,T) 염기가 다른 리

피미딘 염기로 치환

☞ transversion mutation: 퓨린(A,G) 염기가 피리미딘(C,T) 염기로 치환

• Nonsense mutation

☞ 유전암호가 종결코돈(UAA, UAG, UGA)로 바뀌어 불완전한 폴리펩타이드가 합성 되는 것

1-3. 겸상적혈구 빈혈증의 이해

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유전자 암호

돌연변이

아미노산

종류변화

단백질

구조의 변화

단백질

기능의 변화

Sickle Cell Anemia 정상적혈구

혈관 내 이동이 원활함

겸상적혈구

혈관 을 막아 흐림이 원활하지 못함

http://www.google.co.kr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=Cw4T9b3XAKikhM&tbnid=RGVWpQ6ubhdzeM:&ved=0CAUQjRw&url=http://wiki.ggc.edu/wiki/Sickle_Cell_Disease&ei=e85mU8XrEoqD8gWXhYDYCA&bvm=bv.65788261,d.dGI&psig=AFQjCNHPU5xxlGLWbOdCa03Y0ayBtDPIFg&ust=1399332742209855

1-3. 겸상적혈구 빈혈증의 이해(Cont.)

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불리한 돌연변이 유전자는 왜 살아남았을까?

겸상적혈구빈혈증 발생분포 말라리아 발생분포

유전적 이상은 상염색체가 동형(호모)이 아닌 이형(헤테로)으로 가지고 있을 경우에 말라리아 원충에 대해 강한 저항력을 보이게 되는데, 겸상적혈구의 막은 물질의 투과성이 비정상적이어서 적혈구 내에 농축된 K+(칼륨 이온)이 세포 밖으로 빠져 나가므로 말라리아 병원충이 대사적 장애를 받기 때문이다. 따라서 말라리아가 유행하는 지역에서는 이 유전질환을 이형접합 (heterozygote)으로 가지고 있는 경우 생존에 유리하게 된다.

1-4. 우성으로 유전되는 유전자 변이(Cont.)

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헌팅톤병[Huntington’s Disease]

• 근육간의 조정능력이 상실과 인지능력 저하 및 정신적인 문제가 동반되는 진행성의 신경

계 퇴행성 질환

• 4번 염색체의 짧은 팔(4p16.3)에 위치한 "헌팅틴(Huntingtin)"으로 알려진 유전자의 돌연

변이에 의해 발병

• 상염색체 우성으로 유전되며 약 10-25년 또는 그 이상의 경과 후 증상이 나타남

☞ 질병에 이환된 사람은 헌팅틴 유전자 내에 35개 이상의 CAG 반복 서열(정상인은 유

전자 내에 대략 20개)을 가지며, 확장된 CAG 반복서열은 불안정(unstable)하고, 세대

를 거듭함에 따라 더 확장되며 반복 확장된 길이에 따라 증상의 발현 시기가 달라지

고 확장된 길이가 길수록 헌팅톤병 증상의 발현 시기가 점점 더 빨라짐

2. 유전자 기술

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2-1. 유전자 치료

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유전자 치료

• 유전자에 결합이 있어 정상적인 형질이 나타나지 못할 때 결함이 있는 유전자를 대신 할

수 있는 정상유전자를 주입하여 신체 기능을 회복시키는 치료 방법

① 체세포 유전자치료법

• 시험관 내에서 근육세포, 간세포, 혈관 내피세포 등의 체세포에 정상 유전인자를 넣고 배

양한 후 사람에게 다시 주입하는 것

• 이 방법은 체세포가 수명이 짧고 대개 세포분열이 잘 일어나는 세포가 아니므로 치료법

이 영구적이지 않다는 문제점이 있음

② 생식세포 유전자치료법

• 수정란이나 발생 초기의 배아에 유전자를 삽입하는 것

• 일생 동안 삽입된 유전자가 체내에 존재할 뿐만 아니라 자손들에게까지 지속적으로 유전

• 이런 이유로 유럽에서는 이 방법이 윤리적 문제를 야기시킬 수 있어 1992년부터 엄격히

제한되고 있음

Basic Process of Gene Therapy

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2-1. 유전자 치료(Cont.)

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유전자 운반 방법

① 바이러스를 사용하지 않는 방법

• 미세주입(microinjection), 수용체 매개법

(receptor-mediated gene transfer), 리포좀

사용 등 물리적인 방법으로 세포에 유전자

를 넣는 방법

• 바이러스 유전자에 의한 숙주 세포의 부작

용을 줄일 수 있음

• 운반된 유전자가 안정성이 떨어지기 때문에

반복적으로 유전자를 세포에 넣어주어야 함

② 바이러스를 사용하는 방법

• 레트로바이러스(retrovirus), 아데노바이러스

(adenovirus) 등의 바이러스를 사용

• 최근에 가장 많이 연구되어지고 있음

2-1. 유전자 치료(Cont.)

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vector 바이러스 선정

• vector : 매개 ∙ 운반 생물체

• 부작용이 없고 체세포나 생식세포에 정상 유전자를 원하는 부위에 정확하게 삽입하는 것

HIV retrovirus를 사용한 세포 내 유전자 운반

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