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분절시계의 작동원리: 동조성과 노이즈에 대한 내성

전문가 제언: ○ 우리 몸에는 심장의 박동과 24시간 주기성의 리듬 등의 진동이 있다. 이와 같은 리듬은 완성된 것이 아니고 몸이 형성되는 과정에서도 기능하다. 특히 반복구조가 만들어지는 과정에서는 리듬이 공간적인 패턴으로 변화되는 기구가 존재한다.

○ 척추동물의 몸의 기둥부분에 보이는 반복구조는 일시적으로 발생되는 과정에서 나타나는 구조이나 신체의 기등부위에 분절성(分節性)을 형성시킨다. 척추뼈나 늑골 등 체절을 가지고 있는 조직 뿐 아니라 척추신경이나 혈관 등의 다른 기관의 분절구조는 대부분 체절에 의존하고 있는데 체절은 중배엽성의 세포(榜軸中胚葉)가 몸의 위에 있는 미아(尾芽)로부터 나와서 앞으로 밀어내며 일정한 시간 마다 일정한 공간적 간격으로 머리 쪽으로부터 잘룩하게 변하면서 형성된다. 그러므로 체절의 수는 발생과정의 시간적 지표가 된다.

– 이와 같이 시간을 재어서 정확하게 진행되는 체절형성에는 오래 전부터 시계와 같은 기구 즉 분절시계가 존재하는 것으로 생각되었다. 얼마 전부터 그 존재가 분자수준에서 설명되었는데 분절시계라 함은 미분절중배엽 내에 존재하는 시계세포의 집합체이다. 개개의 시계세포 내에는 몇 개의 유전자가 일정한 리듬으로 발현되어 on/off를 반복하는 것으로 보고 되었다.

○ 최근의 연구에 의하면 분절시계를 구성하는 유전자군은 전사인자 Hairy를 중심으로 하는 Notch 시그널 관련 유전자인 것으로 판명되었으나 유전학적 도는 분자생물학적 방법으로는 해결되지 않는 중요한 문제는 고유값으로 진동하는 시계세포가 집단 내에서 어떻게 동조가 일어나는가 또는 생체 내에서 생기는 노이즈를 어떻게 경감시키는가에 대한 해답은 별도로 해결해야할 문제이다.

○ 본고의 저자들은 제브라 물고기 배아에서 개변된 세포를 정상적인 배아에 이식하고 시뮬레이션 및 실험을 통해 시계세포의 동조와 노이즈의 경감에서 Notch-Delta 복합체의 역할에서 그 해답을 제시하고 있다.

저자: Hiroyuki Takeda, Kazuki Horikawa
자료유형: 학술정보