나이 많은 아버지가 자손에게 더 많은 유전적 돌연변이를 물려주는 이유 날짜: 2023년 1월 12일 원천: 록펠러 대학교 요약: 중요한 것은 돌연변이의 숫자만이 아닙니다. 그것들을 고치는 것도 실패입니다.
남성 생식 기관은 새로운 유전자의 출현을 위한 핫스팟 역할을 합니다. 아마도 그것은 어머니보다 아버지로부터 더 많은 새로운 돌연변이가 유전되는 이유를 설명합니다. 그러나 나이 많은 아버지가 젊은 아버지보다 더 많은 돌연변이를 물려주는 이유는 명확하지 않습니다. 이러한 잘 문서화 된 경향의 기초가 될 수 있는 메커니즘은 오랫동안 미스터리로 남아 있었습니다. 이제 록펠러 대학의 과학자들이 Nature Ecology & Evolution 저널에 발표한 새로운 연구에서는 나이가 많은 수컷 초파리가 자손에게 돌연변이를 물려줄 가능성이 더 높은 이유를 설명하여 잠재적으로 인간의 유전병 위험에 빛을 비추고 있습니다.
Li Zhao 연구실의 연구원들은 정자 형성으로 알려진 생식선 세포에서 정자를 생산하는 동안 발생하는 돌연변이를 연구했습니다. 그들은 돌연변이가 어린 초파리와 늙은 초파리 모두의 고환에서 흔하지만 처음부터 나이든 초파리에서 더 많다는 것을 발견했습니다. 더욱이 이러한 돌연변이의 대부분은 신체의 게놈 복구 메커니즘에 의해 정자 형성 과정에서 어린 초파리에서 제거되는 것으로 보이지만 나이든 초파리의 고환에서는 고정되지 않습니다.
이전 연구실 대학원생이자 현재 Biomarin Pharmaceuticals의 전산 생물학자인 제1저자인 Evan Witt는 "우리는 오래된 생식계열이 돌연변이 복구에 덜 효율적인지 또는 이전 생식계열이 더 많은 돌연변이로 시작하는지 테스트하려고 했습니다. . "우리의 결과는 실제로 둘 다임을 나타냅니다. 정자 형성의 모든 단계에서 어린 파리보다 나이든 파리에서 RNA 분자당 돌연변이가 더 많이 발생합니다."
유전적 수준의 자기 관리
게놈은 몇 가지 복구 메커니즘을 사용하여 스스로를 깔끔하게 유지합니다. 고환에 관해서는 초과 근무를 해야 합니다. 고환은 어떤 기관보다 유전자 발현율이 가장 높습니다. 또한 정자 형성에서 많이 발현되는 유전자는 그렇지 않은 유전자보다 돌연변이가 적은 경향이 있습니다. 이것은 반직관적으로 들리지만 일리가 있습니다. 고환이 그렇게 많은 유전자를 발현하는 이유를 설명하는 한 가지 이론은 그것이 일종의 게놈 감시 메커니즘일 수 있다고 주장합니다.
그러나 연구자들은 오래된 정자에 관해서는 잡초 제거기가 분명히 튀어 나오는 것을 발견했습니다. 이전 연구에서는 전사된 유전자만 고정하는 결함이 있는 전사 결합 복구 메커니즘이 원인일 수 있음을 시사합니다.
유전되거나 새로운 돌연변이?
이러한 결과를 얻기 위해 진화 유전학 및 유전체학 연구소의 과학자들은 약 300마리의 초파리 고환에서 RNA에 대한 단일 세포 시퀀싱을 수행했습니다. 이 중 절반은 젊고(48시간) 나머지 절반은(25일), 그들은 2019년에 시작한 일련의 조사를 진행했습니다. 그들이 발견한 돌연변이가 체세포인지, 초파리의 부모로부터 물려받은 것인지, 또는 개별 초파리의 생식계열에서 발생하는 드노보인지를 이해하기 위해 그들은 각각의 게놈을 시퀀싱했습니다. 파리. 그들은 각각의 돌연변이가 진정한 원본임을 문서화할 수 있었습니다. "우리는 이 돌연변이가 체세포에 있는 동일한 파리의 DNA에는 존재하지 않는다고 직접적으로 말할 수 있습니다."라고 Witt는 말합니다. "우리는 그것이 새로운 돌연변이라는 것을 압니다."
단일 세포 RNA 시퀀싱에서 게놈 돌연변이를 추론한 다음 게놈 데이터와 비교하는 이 색다른 접근 방식을 통해 연구자들은 돌연변이를 발생한 세포 유형과 일치시킬 수 있었습니다. Witt는 "정자 형성을 통해 돌연변이를 추적할 수 있기 때문에 세포 유형 간의 돌연변이 부하를 비교하는 좋은 방법"이라고 말했습니다.
인간의 연결
다음 단계는 분석을 더 많은 연령 그룹의 초파리로 확장하고 이 전사 복구 메커니즘이 발생할 수 있는지 여부를 테스트하는 것입니다. 그렇다면 책임이 있는 경로를 식별해야 한다고 Witt는 말합니다. 그는 "어떤 유전자가 돌연변이 복구 측면에서 늙은 초파리와 어린 초파리의 차이를 실제로 주도하고 있는가?"라고 궁금해합니다.
초파리는 번식률이 높기 때문에 돌연변이 패턴을 조사하면 새로운 돌연변이가 인간의 건강과 진화에 미치는 영향에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있다고 Zhao는 말합니다.
Witt는 "더 많이 변이된 수컷 생식계열이 덜 변이된 수컷 생식계열보다 더 번식력이 있는지 여부는 거의 알려지지 않았습니다. 인구 수준을 제외하고는 이에 대한 연구가 별로 없었습니다. 그리고 사람들이 나이 든 아버지로부터 더 많은 돌연변이를 물려받는다면 새로운 유전적 장애 또는 특정 유형의 암 가능성을 높입니다."