생물학적 성이 인간의 모든 유전자 발현에 영향을 미친다
노스웨스턴 메디신과 시카고 대학교와 바르셀로나의 유전체 조절 센터의 최근 연구는 생물학적 성이 인간의 거의 모든 유형의 조직 내의 유전자 발현에 작지만 빠짐없이 영향을 미친다고 보고했다. 유전자 발현은 유전자가 세포 기능을 위해 만들어내는 생산물의 양이다.

남녀의 이런 차이는 약물에 대해 어떻게 반응하는지, 임신 중에 여성은 어떻게 혈당을 조절하는지, 면역체계가 어떻게 작용하는지, 암은 어떻게 발생하는지를 포함한 많은 기능과 관련이 있는 유전자들에서 관찰된다.

성별은 또 개개인의 유전변이가 그들의 유전자 발현 수준에 영향을 미치는 방법에 약하지만 중요한 영향을 미친다. 과학자들은 369건의 사례를 발견했다. 남성과 여성에게 있는 기존의 유전변이가 남녀 각각에서 유전자 발현에 상이한 정도로 영향을 미친 사례를 369건 발견했다. 이 발견으로 과학자들은 유전자들과 혈압이나 콜레스테롤 수준이나 유방암이나 체지방 비율 같은 복잡한 특성들을 연결하는 알려지지 않았던 연결고리 58개를 발견할 수 있게 되었다. 이런 발견들은 인간의 유전자와 유전체 연구에서 성을 생물학적 변수로 고려하는 것이 중요한 것을 시사한다고 노스웨스턴 대학교 페인버그 의대의 약리학 부교수로 책임 연구원인 바바라 스트레인저가 말했다.

남성과 여성의 다른 점을 상세하게 살펴보는 접근법을 사용해서 연구진은 특유의 유전자들과 - 남성과 여성을 단일집단으로 생각하는 접근법들이 놓쳐버린 - 인간의 특유한 특성을 연관 짓는, 이전에는 알려지지 않은, 연결고리들을 찾았다. 더욱이 이번 연구는 이전에 보고된 유전자와 특성 간의 연관성은 일부가 남성이나 여성에게만 사실인 것을 보고했다.

모든 인간 유전자의 37%, 최소 1가지 이상 조직에 남녀 간에 차이
스트레인저는 다음과 같이 말했다. “이런 연구 결과의 의미는 만약 특유한 유전자나 유전변이가 남성과 여성의 주어진 특성에 차별적으로 영향을 미친다면 이는 성별에 특이한 생표지자와 치료법과 약물 용량 결정을 시사해줄 수 있을 것이다. 미래에는 이런 지식이 맞춤 의학의 결정적인 구성 요소가 되거나 혹은 남성과 여성을 단일집단으로 생각할 때 드러나지 않던 질병 생물학을 밝혀내게 될 것이다.”

인간의 많은 특성과 (예를 들면 발병 연령이나 심각성이나 치료에 대한 반응 같은) 질병 특징에는 남녀 차이가 존재하고, 그런 차이를 이전에는 호르몬이나 성염색체나 행동의 차이점이나 환경적 노출의 탓으로 돌렸다. 그러나 분자 기전이나 근본적인 생물학은 거의 알지 못했다. 이번 연구에서 연구진은 838명의 44가지 종류의 건강한 조직에서 인간의 세포 내의 모든 RNA 전사의 총합인 전사체에 있는 남녀 차이를 연구했다. 연구진은 개개 유전자에 대해 유전자 발현량의 평균량이 여성과 남성이 다른지를 검사해보았다.

그들은 모든 인간 유전자의 3분의 1이 넘는 37%가 발현의 수준이 최소한 1가지 종류의 조직에서 남녀에 차이가 나는 것을 발견했다. 비록 그런 차이가 많은데도 불구하고, 유전자 발현에서 차이가 나는 발현량은 보통은 작았다. 남성과 여성에서 차별적으로 발현하는 유전자들은 다양한 분자 기능과 생물학적 기능을 대변했다. 그런 유전자에는 질병이나 임상시험과 관련된 유전자들도 포함되어있는데 그 중 많은 것이 이전에는 남녀 차이와 연관 짓지 않았었다.

이런 유전자와 특성 간의 연관성은 모두 다 특유한 유전변이와 특성 간에 인과적인 연결고리가 있는 것을 시사한다. 그런 연결고리들을 찾아내는 것이 우리가 그런 특성의 근저에 있는 생물학을 이해하는 데 도움을 줄 것이라고 스트레인저는 말했다. 만약 우리가 어떤 특성의 생물학을 이해한다면 우리는 진단이나 약물개발이나 결과를 예측하는데 이 정보를 사용하려고 시도할 수 있다고 그는 덧붙여 말했다.

여성의 경우 CCDC88 유전자 발현의 조절이 유방암의 진행과 뚜렷하게 관련되어 있다. 이 연구 결과는 연구가들이 CCDC88의 유전자 발현이 여성의 암 진행에 대한 유용한 생표지자인지 평가하는 동기를 부여할 수 있을 것이라고 스트레인저는 말했다. HKCD1 유전자는 여성의 출생체중과 관련된다.

연구진은 HKCD1이 임신한 여성의 간의 글루코오스 대사를 변화시켜 출생체중에 영향을 주는 준다는 가정을 세웠다. 남성의 경우에는 DPYSL4 유전자는 체지방 비율, CLDN7 유전자는 출생체중과 연관되었다. 남성의 경우 C9orf66 유전자의 유전자 조절이 대머리 양태와 관련지어졌다. 이번 연구 이전에는 이 유전자에 대해서 거의 알지 못했다. 이와 같은 발견으로 남성의 대머리 양태에 이 유전자의 역할의 특성을 더 잘 밝혀내는 실험을 연구진이 기획할 수가 있다.

이번 연구에는 몇 가지 한계가 있다. 연구진은 전사체 단계에서 남녀 차이가 큰데도 불구하고 모든 단계에서 인간 생물학의 대부분이 남녀 간에 공유되고 있다고 언급했다. 이번 연구 결과는 대부분이 나이가 많은 사람들을 피상적으로 살펴본 것에 근거를 두고 있다. 또 분석도 다른 성장 단계나 특정한 환경에서 생기는 남녀 차이를 설명하지 않고 있다.

참조:
M. Oliva et al., "The impact of sex on gene expression across human tissues" Science. 2020 Sep 11;369(6509):eaba3066. doi: 10.1126/science.aba3066.