“부모의 양육, 자녀의 성인기 DNA에 영향 줘”(사이언스紙)

과학자들이 ‘본성 대 양육’에 관한 또 다른 퍼즐 조각을 찾아냈다.

미국 솔크 생물학연구소 연구팀은 어머니가 자녀를 보살피는 방식이 그 자녀가 성인이 됐을 때 DNA에 영향을 미친다는 연구 보고서를 ‘사이언스’(Science) 최신호(23일자)에 발표했다. 이는 양육이 자녀에게 더 큰 영향을 미친다는 점을 시사하는 것이다.

심지어 이 연구에서는 어머니가 보살피는 방식이 조현병 발병률에도 영향을 미칠 수 있는 증거도 발견됐다.

이에 대해 연구팀은 한 개인의 DNA는 어렸을 때 양육된 방식에 따라 영향을 받는 것으로 나타났다고 설명했다.

이 연구는 아동기의 주변 환경이 사람의 두뇌 발달에 영향을 준다는 일련의 연구가 나오고 나서 발표된 것으로, 우울증이나 조현병 같은 신경정신계 장애를 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 연구팀은 말했다.

이 연구에 교신저자로 참여한 프레드 게이지 교수는 이 연구는 DNA에 관한 우리의 근본적인 이해를 바꿔놨다고 밝혔다.

그는 “DNA는 우리 몸을 안정적이고 변함 없이 유지하는 데 도움을 주지만 일부 DNA는 알고보니 훨씬 더 역동적이었다. 세포 속에서 복제하고 여기저기 날뛸 수 있는 ‘점핑 유전자’의 존재가 밝혀지면서 우리의 DNA가 변화하고 있음을 보여준다”고 말했다.

최소 지난 10년 동안 오늘날 과학자들은 포유류의 뇌에 있는 대부분 세포가 DNA 변화를 겪고 있음을 알아냈다. 공식적으로, ‘길게 산재한 핵 성분들’(LINEs·long interspersed nuclear elements)로 알려진 이들 ‘점핑 유전자’ 때문에 DNA에 많은 변화가 일어난다는 것이다.

연구소는 2005년 이런 점핑 유전자 중에서 LINE-1(L1)으로 불리는 유전자를 발견했다. L1은 이전에 게놈 속 다른 위치에서 ‘스스로 복제해 붙여넣기’를 하는 것으로 알려졌지만, 연구팀은 L1 유전자가 발달 중인 신경 뇌세포에 영향을 줄 수 있다는 점을 알아냈다.

연구팀은 이번 연구에서 “우리는 이런 변화가 뇌세포의 미세조정 기능 사이에 잠재적으로 도움이 되는 다양성을 만들지만, 신경정신계 질환 발병에도 기여할 수 있다는 가설을 세웠다”고 말했다.

연구에 주저자로 참여한 트레이시 베드로시안 교수는 “오랫동안 우리는 이런 세포의 DNA에 변화가 생길 수 있다는 점을 알았지만, 임의적인 과정으로 생각했다. 아마 두뇌나 주변 환경에 어느 정도 자주 변화를 일으킬 요인이 있을 것이라고 생각했다”고 설명했다.



이에 따라 연구팀은 어미 쥐들과 그 자손들 사이에서 발생하는 모성적 돌봄의 자연적 변화를 관찰하기 시작했다. 그러고나서 각 자손의 뇌 영역 해마를 관찰했다. 해마는 기억력은 물론 어떤 무의식적 기능과 감정에 관여하는 것으로 알려졌다.

연구팀은 “모성적 돌봄과 L1 복제 유전자 사이에서 상관관계를 발견했다. 양육에 신경쓰는 어미를 둔 쥐는 뇌에 점핑 유전자 L1을 더 적게 갖고 있지만, 양육이 소홀한 어미를 둔 쥐는 유전적으로 더 다양한 L1 복제 유전자를 갖고 있었다”고 말했다.

또 연구팀은 이런 차이가 우연이 아님을 확인하기 위해 각 부모 쥐의 DNA를 검사해 자손이 실제로 부모에게서 L1 유전자를 물려받았는지를 확인하는 등 여러 대조군 실험을 진행했다.

추가로 연구팀은 양육에 소홀한 어미에게서 태어난 쥐를 주의를 기울이는 어미가 기르도록 하고 그 반대의 경우도 실험했다. 그 결과, 부주의한 어미에게서 태어났지만 자상한 어미에게서 자란 쥐는 자상한 어미에게서 태어났지만 무관심한 어미가 기른 쥐보다 L1 복제 유전자가 적은 것으로 나타났다.

연구팀은 이는 부주의한 어미의 자손이 더 많은 스트레스를 받고 있는 것으로 그 스트레스는 점핑 유전자를 더 자주 복제해 복제된 점핑 유전자가 날뛰게 하는 원인이 된다는 가설을 세웠다. 흥미롭게도 모성적 돌봄과 알려진 다른 점핑 유전자 수 사이에서 유사한 상관관계는 없었다. 이에 따라 연구팀은 L1 유전자에 고유한 역할이 있다고 결론 내렸다.

그래서 연구팀은 DNA에 존재하는 화학물질 패턴을 통해 유전자 복제 여부와 환경적 요인에 영향을 받을 수 있는지를 알아내기 위해 ‘DNA 메틸화’를 확인했다.

이 경우 알려진 다른 점핑 유전자의 메틸화는 모든 자손에서 같았다. 하지만 L1 유전자만이 달랐던 것이다. 양육에 소홀한 어미를 둔 쥐는 자상한 어미를 둔 쥐보다 눈에 띄게 적은 메틸화 유전자를 갖고 있었다.

이에 대해 게이지 교수는 “이번 결과는 어린 시절 방치가 다른 유전자들에서 DNA 메틸화 패턴이 바뀌는 점을 보여주는 기존 연구와 일치한다”면서 “우선 유전자 변화에 관한 이런 메커니즘을 이해하면 개입 전략을 세울 수 있어 이번 결과는 희망적인 것”이라고 말했다.

사진=미국 솔크 생물학연구소

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr