후성유전학

3. 주요 메커니즘

DNA 메틸화와 히스톤의 화학적 변형은 후성유전학의 주요 메커니즘으로 자주 거론되지만, 이 두 가지 외에도 다양한 기작들이 존재한다(표 1). 많은 생물에서 RNA 간섭과 같은 비번역 RNA에 의한 조절이 알려져 있으며(표 2), 히스톤 변이체의 관여나 염색질 리모델링 인자 등 히스톤 이외의 단백질 관여도 알려져 있다. DNA 메틸화, 히스톤 변형, 비번역 RNA는 각각 별개의 사건으로 발견되었지만, 이들 세 가지 종류의 사건이 서로 연계하여 염색질 구조 변화와 유전자 발현 조절에 관여하는 예도 많으며, 그 전형적인 예로 X 염색체 불활성화를 들 수 있다.

후성유전학적 유전자 발현 조절은 크게 촉진과 억제로 나눌 수 있으며, 억제는 유전자 침묵과 거의 같은 의미이다. 유전자 침묵은 전사형 유전자 침묵 (transcriptional gene silencing)과 전사후 유전자 침묵 (post-transcriptional gene silencing)으로 더 세분화된다. 일반적으로 DNA 메틸화는 전사 억제(탈메틸화는 전사 촉진)에, 히스톤의 화학적 변형을 중심으로 한 염색질 구조 변화는 전사 촉진과 전사형 유전자 침묵에, 비번역 RNA에 의한 조절은 전사형 유전자 침묵 및 전사후 유전자 침묵과 관련되어 있다.

3. 1. DNA 메틸화

3. 2. 히스톤 변형

히스톤 변형에 의한 기능의 또 다른 모델은 '''"트랜스" 모델'''이다. 히스톤 변형 효소가 작용하여 다른 단백질과의 결합 부위를 만들고, 그 단백질이 염색질에 회합함으로써 전사를 제어한다.^[319] 예를 들어, 트랜스 모델은 H3K9^[296] 메틸화에 의해 뒷받침된다. H3K9의 메틸화는 항존적인 전사 불활성 염색질(구조적 헤테로크로마틴)과 관련되어 왔으며, 메틸화된 H3K9는 크로모도메인(메틸리신 특이적 결합 도메인)을 가진 전사 억제 단백질 HP1을 리크루트한다.^[319]

라이신 잔기 메틸화는 변형을 받는 잔기, 동일 잔기가 받는 메틸화 상태(모노, 디, 트리)의 종류가 많고, 작용도 전사의 활성화와 억제 모두에 관여하여 다른 히스톤 변형에 비해 복잡하다. H3K9 메틸화와 HP1의 관계는 초파리의 위치 효과에 의한 얼룩무늬(PEV)에서 헤테로크로마틴 영역의 확대와도 관련이 있다고 여겨진다. 한편, H3K4의 메틸화는 유크로마틴에서의 유전자 발현 활성화와 관련되어 있으며, 여러 인자가 H3K4 트리메틸화를 유도하는 것으로 알려져 있다.^[319]

히스톤 라이신 메틸기 전이 효소(lysine methyltransferase, KMT)는 히스톤 H3 및 H4에 대해 메틸화 활성을 담당한다. 이 효소는 SET 도메인(Suppressor of variegation, Enhancer of zeste, Trithorax)이라고 불리는 촉매 활성 부위를 이용한다. SET 도메인은 유전자 활성 조절에 관여하는 130 아미노산 서열이다. 이 도메인은 히스톤 테일에 결합하여 히스톤의 메틸화를 일으키는 것으로 나타났다.^[302] 히스톤 H3와 H4는 히스톤 라이신 탈메틸화 효소 (lysine demethylase [KDM])에 의해 탈메틸화되기도 한다. 이 효소는 십자 도메인(JmjC)이라고 불리는 촉매 활성 부위를 가지고 있다. 십자 도메인이 여러 보조 인자를 사용하여 메틸기를 히드록실화하여 제거하면 탈메틸화가 일어난다. 십자 도메인은 메틸기를 1-3개 가진 기질을 탈메틸화할 수 있다.^[303]

; 히스톤 코드

복수이며 동적인 히스톤의 화학적 변형에 의한 유전자 제어 개념은 히스톤 코드 가설이라고 불린다.^[304] 이 가설은 "히스톤 화학적 변형의 특정 조합이 마치 암호(코드)처럼 작용함으로써 다종다양한 반응을 유도하여 염색질 기능을 제어한다"는 것이다. 개별 히스톤 변형의 영향이 밝혀지고 있지만, 여러 변형이 협조적 또는 대립적인 영향을 가지면서 공존하는 예나, 동일한 변형이 존재하는 조건에 따라 다른 영향을 초래하는 예가 알려져 있다.^[319] 따라서, 여러 종류의 히스톤 변형에 의해 제어되는 에피제네틱한 과정의 복잡성을 이해하기 위해서는 히스톤 코드 가설이 유효하다고 인정하는 견해도 있다.^[319]

; 염색질 리모델링

염색질 리모델링은 DNA와 히스톤 사이의 위치 관계가 변화하고, 그에 따라 유전자 발현이 촉진 또는 억제되는 것이다.^[319] 히스톤 변형과 ATP 의존성 리모델링 인자(SWI/SNF 등)에 의한 염색질 변화를 가리킨다.^[305]

3. 3. 비암호화 RNA(ncRNA) 간섭

3. 4. 기타 메커니즘

• 비번역 RNA (ncRNA)에 의한 조절: RNA 간섭 등 비번역 RNA는 유전자 침묵을 포함한 유전자 발현 조절에 관여한다. 특히, 전사형 유전자 침묵 (transcriptional gene silencing) 및 전사후 유전자 침묵 (post-transcriptional gene silencing)에 모두 작용한다.^[284]
• 히스톤 변이체: 뉴클레오솜을 구성하는 히스톤 단백질에는 다양한 변이체가 존재하며, 이들은 게놈의 특정 영역에 무작위적이지 않게 통합된다.^[127] 히스톤 변이체의 생화학적 특성은 유전자 조절 및 염색체 구조 유지에 영향을 미친다.^[128]
• 염색질 리모델링: 염색질 리모델링 인자 등 히스톤 이외의 단백질도 염색질 구조 변화에 관여한다.
• DNA 메틸화, 히스톤 변형, 비번역 RNA의 상호 연계: 이 세 가지 기작은 서로 독립적으로 작용하는 것이 아니라, 상호 연관되어 복합적인 조절을 수행한다. 예를 들어, X 염색체 불활성화는 DNA 메틸화, 히스톤 변형, 비번역 RNA가 모두 관여하는 대표적인 후성유전학적 현상이다.
• 3차원 게놈 구조: 게놈의 3차원 구조(3D 게놈)는 복잡하고 역동적이며, DNA 복제, 전사, DNA 손상 복구와 같은 게놈 기능 및 핵 과정을 조절하는 데 매우 중요하다.^[129]
• 뉴클레오솜 위치: 뉴클레오솜의 위치는 무작위적이지 않으며 조절 단백질에 대한 DNA 접근성을 결정한다. 서로 다른 조직에서 활성화되는 프로모터는 서로 다른 뉴클레오솜 위치 특징을 갖는 것으로 확인되었다.^[125]
• 구조적 유전: 섬모충류(예: ''Tetrahymena''와 ''Paramecium'')에서는 유전적으로 동일한 세포들이 세포 표면의 섬모 열 패턴에서 유전 가능한 차이를 보인다.^[122] 기존의 구조가 새로운 구조의 템플릿 역할을 하는 것으로 보인다.^[123]

4. 연구 분야

후성유전학은 발생 과정이 끝난 성체에서 발생하는 유전자 발현 조절의 변화와 유전체 변화를 연구하는 분야이다. 특히 암과 같은 질병 연구가 활발하게 이루어지고 있다.^[330]

DNA (예: 시토신 메틸화 및 하이드록시메틸화) 또는 히스톤 단백질 (예: 라이신 아세틸화, 라이신 및 아르기닌 메틸화, 세린 및 트레오닌 인산화, 라이신 유비퀴틴화 및 수모화)의 공유 결합 변형은 여러 유형의 후성 유전적 유전에서 중심적인 역할을 한다. 염색질 리모델링은 항상 유전되는 것은 아니며, 모든 후성 유전적 유전이 염색질 리모델링을 포함하는 것은 아니다.^[25]

세포 또는 개체의 표현형은 어떤 유전자가 전사되는지에 의해 영향을 받기 때문에, 유전 가능한 전사 상태는 후성 유전적 영향을 일으킬 수 있다. 유전자 발현에는 여러 층의 조절이 존재하며, 유전자가 조절되는 한 가지 방법은 염색질 리모델링을 통한다. 염색질은 DNA와 DNA가 결합하는 히스톤 단백질의 복합체이다. DNA가 히스톤 주변에 감기는 방식이 변경되면 유전자 발현도 변경될 수 있다. 염색질 리모델링은 두 가지 주요 메커니즘을 통해 수행된다.

# 히스톤 단백질을 구성하는 아미노산의 번역 후 변형. 히스톤 단백질은 긴 아미노산 사슬로 구성되어 있으며, 사슬 내의 아미노산이 변경되면 히스톤의 모양이 수정될 수 있다. DNA는 복제 과정에서 완전히 풀리지 않으므로 수정된 히스톤이 DNA의 각 새로운 복사본으로 전달될 수 있다. 이러한 변형된 히스톤은 주변의 히스톤 모양을 변경하여 세포 분열 후 계통 특이적 전사 프로그램을 유지하도록 돕는다.

# DNA에 메틸기를 첨가하는 것. 대부분 CpG 부위에 위치하여 시토신을 5-메틸시토신으로 변환한다. 5-메틸시토신은 이중 가닥 DNA에서 구아닌과 쌍을 이루면서 일반적인 시토신과 거의 동일하게 작용한다. 그러나 메틸화된 시토신이 유전자의 프로모터 및 인핸서 영역의 CpG 부위에 존재하면 해당 유전자는 종종 억제된다.^[27][28] 메틸화된 시토신이 유전자 몸체의 CpG 부위에 존재하면 유전자 발현이 종종 증가한다. 유전자 전사는 일반적으로 해당 유전자의 프로모터 영역과 상호 작용하는 인핸서의 인식 서열에 결합하는 전사 인자에 의존한다.^[29] 인식 서열에 메틸화된 시토신이 있으면 전사 인자의 약 22%가 결합을 억제받는다. 또한, 프로모터 영역에 메틸화된 시토신이 존재하면 메틸-CpG 결합 도메인 (MBD) 단백질을 끌어들일 수 있다. 모든 MBD는 뉴클레오솜 리모델링 및 히스톤 탈아세틸화 효소 복합체와 상호 작용하여 유전자 침묵을 유도한다. 또한, 메틸화된 시토신과 관련된 또 다른 공유 결합 변형은 TET 효소에 의한 탈메틸화이다. 이러한 탈메틸화는, 예를 들어 뉴런에서 학습과 기억 형성 과정에서 수백 번 발생한다.^[30][31]

DNA 메틸화와 히스톤 라이신 메틸화 사이에는 빈번하게 상호 관계가 존재하며,^[32] DNMT3A와 DNMT3B에 의해 수행되는 DNA 메틸화와 히스톤 메틸화 사이에는 더 많은 상호작용이 있어, DNA 메틸화와 히스톤 메틸화의 게놈 전체 분포 사이에 상관관계가 존재한다.^[33]

4. 1. 발생 및 분화

후성유전적 변화는 DNA의 유전자 암호 서열이 아닌 특정 유전자의 활성을 수정한다.^[78] DNA 자체의 미세 구조(암호가 아님) 또는 관련된 크로마틴 단백질이 수정되어 활성화 또는 침묵을 유발할 수 있다. 이러한 메커니즘을 통해 다세포 생물의 분화된 세포는 자체 활동에 필요한 유전자만 발현할 수 있다. 후성유전적 변화는 세포 분열 시 보존된다. 대부분의 후성유전적 변화는 한 개체 유기체의 평생 동안에만 발생하지만, 이러한 후성유전적 변화는 세대 간 후성유전적 유전이라는 과정을 통해 유기체의 자손에게 전달될 수 있다. 게다가, 수정으로 이어지는 정자 또는 난세포에서 유전자 비활성화가 발생하면, 이러한 후성유전적 수정이 다음 세대로 전달될 수도 있다.^[79]

특정 후성유전적 과정에는 파라뮤테이션, 북마킹, 각인, 유전자 침묵, X 염색체 불활성화, 위치 효과, DNA 메틸화 재프로그래밍, 전위, 모성 효과, 발암의 진행, 많은 기형유발물질의 영향, 히스톤 변형 및 이질염색질의 조절, 그리고 처녀생식 및 복제에 영향을 미치는 기술적 제한이 포함된다.^[80][81][82]

배아 발생을 포함한 초기 사건은 후성유전학적 기전을 통해 발달, 인지 및 건강 결과에 영향을 미칠 수 있다.^[148]

발달 후생유전학은 미리 결정된 후생 발생과 확률적 후생 발생으로 나눌 수 있다. 미리 결정된 후생 발생은 DNA의 구조적 발달에서 단백질의 기능적 성숙으로의 단방향적인 움직임이다. 여기서 "미리 결정된"은 발달이 각본화되고 예측 가능하다는 것을 의미한다. 반면에 확률적 후생 발생은 경험과 외부의 형성 발달을 동반하는 양방향적인 구조-기능 발달이다.^[156]

체세포 후생 유전적 유전, 특히 DNA와 히스톤 공유 결합 변형 및 뉴클레오솜 재배치를 통해, 다세포 진핵생물의 발달에 매우 중요하다.^[126] 게놈 서열은 정적이지만 (몇 가지 주목할 만한 예외가 있음), 세포는 여러 다른 유형으로 분화되어 서로 다른 기능을 수행하고 환경 및 세포 간 신호에 다르게 반응한다. 따라서 개체가 발달함에 따라 형태 형성 물질은 후생 유전적으로 유전 가능한 방식으로 유전자를 활성화하거나 침묵시켜 세포에 기억을 부여한다. 포유류에서는 대부분의 세포가 최종적으로 분화되어, 몇 가지 세포 유형("전능성" 및 "다능성")으로 분화할 수 있는 능력을 가진 줄기 세포만 남는다. 포유류에서는 일부 줄기 세포가 평생 동안 새로 분화된 세포를 계속 생성하는데, 예를 들어 신경 발생이 이에 해당하지만, 포유류는 일부 조직의 손실에 반응할 수 없으며, 예를 들어 다른 동물은 가능한 사지 재생 능력이 없다. 후생 유전적 변형은 신경 줄기 세포에서 신경 교세포 전구 세포로의 전환을 조절한다(예: 올리고덴드로사이트로의 분화는 히스톤의 탈아세틸화 및 메틸화에 의해 조절된다).^[157] 동물과 달리 식물 세포는 최종적으로 분화되지 않고, 새로운 개체 식물을 생성할 수 있는 능력을 가진 전능성을 유지한다. 식물은 크로마틴 리모델링과 같이 동물과 동일한 후생 유전적 메커니즘을 많이 사용하지만, 일부 종류의 식물 세포는 "세포 기억"을 사용하거나 필요로 하지 않고, 환경과 주변 세포의 위치 정보를 사용하여 유전자 발현 패턴을 재설정하여 운명을 결정한다고 가정되어 왔다.^[158]

후생 유전적 변화는 환경 노출에 반응하여 발생할 수 있다. 예를 들어, 제니스테인 (250mg/kg)으로 보충된 어미의 식이 요법은 아구티 유전자의 발현에 영향을 미치는 후생 유전적 변화를 일으켜 털 색깔, 체중, 암 발생 경향에 영향을 미친다.^{[159][160][161]} 진행 중인 연구는 당뇨병성 배아병증과 같은 다른 알려진 기형 유발 물질의 메틸화 지표에 미치는 영향을 탐구하는 데 중점을 두고 있다.^[162]

다세포 생물의 발생에서, 몇몇 예외를 제외하고 DNA 염기 서열 자체는 변하지 않지만, 세포는 서로 다른 종류로 분화하며, 환경 또는 세포 간 신호에 대해 서로 다른 반응을 한다. 개체가 발생할 때, 형태 형성 인자는, 후성 유전적인 방법으로 세포에 "기억"을 부여하면서, 유전자를 활성화 또는 비활성화한다.^[244]

플라나리아나 불가사리류처럼 단편에서 개체를 재생할 수 있는 동물도 있는 반면, 포유류처럼 분화 후의 세포는 분화능을 잃는 동물도 있다. 분화능의 소실은 세포의 경력을 반영한 후성 유전적인 변화이다. 식물은 동물과 마찬가지로 후성 유전적인 메커니즘을 많이 이용하고 있다. 그러나, 식물 세포는 포유류 등과는 달리, 분화 후의 조직도 전능성을 유지하고 있다. 이로부터, 어떤 종류의 식물 세포는, 주변 환경 및 위치 정보를 이용하여, 지금까지의 세포 기억을 사용하지 않도록 전환할 수 있다는 가설을 제시하는 연구자도 있다.^[262]

포유류의 발생과 관련된 후성 유전적인 기구의 대표적인 예로, X 염색체 비활성화, 게놈 임프린팅, 리프로그래밍 (초기화·재프로그램)에 의한 분화능의 재획득이 꼽힌다.

포유류에서는 성염색체인 X 염색체의 수가 암수에서 다르다(암컷 2개, 수컷 1개). 수컷은 1개의 X 염색체만으로 생존에 필요한 유전자 발현을 유지한다. 이에 비해 암컷은 2개의 X 염색체가 모두 활성을 유지하면 유전자 발현이 과도해져 배아 발생 초기(착상 직후)에 사망한다. 이를 피하기 위한 유전자량 보상으로, 2개 이상의 X 염색체를 가진 개체는, 1개의 X 염색체의 활성을 남기고 다른 X 염색체의 유전자 발현을 억제한다. 이때 불활성화되는 염색체는 조건적 헤테로크로마틴이 되어, 분열기가 아니더라도 현미경 관찰이 가능한 형태를 취한다(바 소체). X 염색체 불활성화에서는, 후생 유전적 기작으로 DNA 메틸화, 히스톤 변형(H3K27 트리메틸화 외), 특이적인 비번역 RNA (''Xist'')의 전사 및 염색체 결합이 동시에 관여한다.

포유류에서는 배우자 형성 과정에서 수컷과 암컷의 성별에 따른 특이적인 DNA 메틸화가 일어난다. 이 DNA 메틸화는 배우자 게놈에서 수정란으로 이어져, 수정 후 개체에서 부계 유전자와 모계 유전자의 사용이 구분된다. 수컷과 암컷 각각의 임프린팅을 받는 유전자(임프린트 유전자)는 동일한 염색체 영역에 집중되어 편재하며, 클러스터를 형성하고 있다. 유전자가 임프린트되는 의미에 대해서는 아직 밝혀지지 않았지만, 배아 발생 시에 수컷과 암컷 양쪽의 유전자가 필요하다. 따라서 포유류에서는 자연 조건에서의 단성 생식이 불가능하다. 한편, 임프린팅 상태를 인위적으로 조작하여 암컷 게놈만으로 단성 발생한 생쥐가 만들어졌다.

다세포 생물의 세포는 후성 유전적 상태의 계승에 의해 특이적인 기능을 유지하지만, 다른 종류의 세포가 되는 분화능이 제한되는 경우가 있다. 세포(세포핵)가 그 동안 계승·축적해 온 후성 유전적 표식을 소거·재구성하고, 분화능을 되찾는 것을 리프로그래밍(재 프로그래밍화·초기화)이라고 부른다.

양서류의 경우, 1950년대에는 배아 세포의 핵을, 1960년대에는 체세포의 핵을 제거한 난자에 이식하여 발생시켜 복제 개체를 얻을 수 있었다. 이러한 연구들은 이식을 통해 세포핵이 리프로그래밍된다는 것을 보여준다. 한편, 포유류에서도 핵 이식 복제 연구가 시도되었지만, 1980년대에 수행된 생식세포 핵 이식에서는 발생이 멈추고, 수컷 게놈 또는 암컷 게놈 단독으로는 발생이 불가능하다는 것이 시사되었다. 이로 인해 포유류에서의 게놈 임프린팅 기전이 발견되었다.

1997년에는 체세포 핵 이식에 의한 복제 양 돌리의 탄생이 보고되었고, 이후 다른 포유류에서도 체세포 복제 개체 제작이 잇따랐다. 하지만, 체세포 복제는 개체 제작 효율이 수 퍼센트 이하로 낮고, 탄생한 복제 개체에서 이상이 관찰되는 것이 문제시되고 있다. 또한, 배아줄기세포 (ES 세포) 유래의 ES 복제에서도 표현형 이상이 관찰되고 있다. 이러한 복제 개체의 표현형 이상은 대부분 유성 생식에 의해 후대에 전달되지 않으며, 즉 생식세포에서의 리프로그래밍이 일어나기 때문에, 주로 후성 유전적 요인에 의한 것으로 생각되고 있다. 체세포 복제에서는 임프린팅 부분을 제외한 리프로그래밍 불완전이 개체 이상을 일으키고, ES 복제의 경우에는 게놈 임프린팅의 불량으로 인해 개체 이상이 일어나는 것으로 생각된다.

재생 의학에서 인공 다능성 줄기 세포(iPS 세포)·배아 줄기 세포 등을 이용한 기관 회복 연구가 진행되고 있다. 체세포 유래 iPS 세포는 후성 유전학적으로 볼 때, 수 종류의 유전자 도입에 의한 인위적인 리프로그래밍을 통해 만능성을 복원시킨 세포이다.

4. 2. 질병 연구

4. 3. 세대 간 후성유전

• 에피뮤테이션의 속도가 돌연변이 속도보다 훨씬 빠를 수 있다.^[175]
• 에피뮤테이션은 더 쉽게 되돌릴 수 있다.^[176]

5. 의학적 응용

후성유전학은 의학적으로 다양하게 응용될 수 있다.^[192] 환경 후성유전학 연구에는 일란성 쌍둥이를 직접 비교하는 것이 적합한 모델이다. 어린 일란성 쌍둥이는 후성유전학적으로 구별하기 어렵지만, 나이가 들면서 5-메틸시토신 DNA와 히스톤 아세틸화 함량 및 분포에서 큰 차이를 보인다.^[11] 특히 평생을 함께 보낸 시간이 적거나 건강 기록에 큰 차이가 있는 쌍둥이에게서 5-메틸시토신 DNA와 히스톤 H3 및 H4의 아세틸화 수준 차이가 가장 컸다.^[193]

고속 처리량 스크리닝 연구는 40쌍의 일란성 쌍둥이를 대상으로 DNA 메틸화와 히스톤 변형의 전반적, 특정 위치 변화를 비교하여 후성유전학적 차이에 주목했다.^[193] 3세에서 74세까지 다양한 연령대의 건강한 쌍둥이를 대상으로 한 이 연구에서는 쌍둥이 형제 간에 연령에 따른 후성유전학적 차이가 축적되는 "후성유전학적 표류" 현상이 나타났다. 이는 나이가 들면서 후성유전학적 변형이 발생함을 의미한다. 노화는 질병의 위험 요소이지만, 연령 관련 메틸화는 유전체의 특정 부위에서 다르게 발생하여 시간이 지나면서 생물학적 연령과 생활 연령 사이에 차이가 생길 수 있다. 후성유전학적 변화는 생활 방식 (사회 과학)을 반영하며, 임상 참고 범위에 도달하기 전에 질병의 기능적 바이오마커로 작용할 수 있다.^[197]

최근 연구에서는 114쌍의 일란성 쌍둥이와 80쌍의 이란성 쌍둥이에게서 약 6000개 유전체 영역의 DNA 메틸화 상태를 분석했다. 그 결과, 배반포 분열 시점의 후성유전학적 유사성이 일란성 쌍둥이의 표현형 유사성에 영향을 줄 수 있다는 결론을 내렸다. 이는 초기 배아 발달 단계의 미세 환경 (생물학)이 후성유전학적 표지 형성에 중요할 수 있음을 보여준다.^[194]

오버칼릭스 연구에 따르면, 19세기에 기아를 경험한 스웨덴 남성의 아버지 쪽(어머니 쪽이 아닌) 손자들은^[201] 심혈관 질환으로 사망할 확률이 낮았다. 반면 음식이 풍족한 경우에는 손자들의 당뇨병 사망률이 증가했는데, 이는 세대 간 후성 유전적 유전 현상으로 해석된다.^[202] 여성의 경우, 자궁에 있을 때(난자 형성 시기) 기아를 겪은 여성의 아버지 쪽(어머니 쪽이 아닌) 손녀들은 평균 수명이 짧았다.^[203]

중독은 전사 및 신경후성유전학적 기전을 통해 발생하는 뇌의 보상 시스템 질환이며, 모르핀, 코카인, 성관계, 도박과 같은 중독성 자극에 만성적으로 높은 수준으로 노출되어 시간이 지남에 따라 발생한다.^{[209][210][211]} 전임상 연구에서는 중독 표현형의 세대 간 후성유전적 유전이 나타났다.^[212][213]

후성유전학적 과정은 DNA, RNA, 단백질의 각 단계에서 작용하기 때문에 의학적 응용에 있어 많은 잠재적 가능성을 가지고 있다.^[266] 1989년에는 게놈 임프린팅이 단친성 이염색체증에 의해 선천성 유전 질환에 영향을 미치는 예가 보고되면서, 후성유전학적 과정과 질환이 처음으로 직접 관련지어졌다. 이후, 크로마틴의 유전자 제어 이상을 통해 영향을 받는 레트 증후군과 같은 유전 질환에 대한 연구도 진행되고 있다. 한편, 후천적 요인도 영향을 미치는 암, 알레르기 질환, 비만^[267] 등과의 관련성에 대해서도 연구가 이루어지고 있다.

5. 1. 진단 및 치료

5. 2. 유전체 각인 관련 질환

5. 3. 후성유전체 편집(Epigenome editing)

참조

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_[290] 문서 CpGの"p"の文字は、シトシンとグアニンの間のホスホジエステル結合を示す。5'-CpG-3' 配列の相補配列もまた5'-CpG-3'である。DNA複製でできる2本鎖DNAは、鋳型鎖のCpG部位がメチル化されていた場合、複製鎖の未メチル化CpGが塩基対を作るヘミメチル化状態となる。
_[291] 논문 The human DNA methyltransferases (DNMTs) 1, 3a and 3b: coordinate mRNA expression in normal tissues and overexpression in tumors
_[292] 논문 A targeting sequence directs DNA methyltransferase to sites of DNA replication in mammalian nuclei
_[293] 논문 DNA methylation in health and disease
_[294] 논문 Role for DNA methylation in genomic imprinting
_[295] 논문 Alterations of DNA Methylation Caused by Cold Plasma Treatment Restore Delayed Germination of Heat-Stressed Rice ( Oryza sativa L.) Seeds https://pubs.acs.org[...] 2021-02-15
_[296] 문서 히ストンH3のアミノ酸配列（一次構造）のN末端から9番目、14番目のリシン|リジン（Kはリジン残基のアルファベット1文字表記）をH3K9, H3K14のように表記する。他のヒストンタンパク質とアミノ酸残基組み合せでも同様の表記を用いる。
_[297] 논문 Histone H3K4 demethylases are essential in development and differentiation
_[298] 논문 High-resolution profiling of histone methylations in the human genome
_[299] 논문 DOT1L/KMT4 recruitment and H3K79 methylation are ubiquitously coupled with gene transcription in mammalian cells
_[300] 논문 Determination of enriched histone modifications in non-genic portions of the human genome
_[301] 논문 The landscape of histone modifications across 1% of the human genome in five human cell lines
_[302] 논문 SET domain proteins modulate chromatin domains in eu- and heterochromatin
_[303] 논문 Developmental roles of the histone lysine demethylases
_[304] 논문 Translating the histone code
_[305] 논문 ATP-dependent chromatin remodeling: genetics, genomics and mechanisms
_[306] 논문 Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans http://www.nature.co[...]
_[307] 웹사이트 Nobel Prize in Physiology or Medicine 2006 http://www.nobelpriz[...] 2006
_[308] 논문 Prions are a common mechanism for phenotypic inheritance in wild yeasts
_[309] 논문 "[PSI], a cytoplasmic suppressor of super-suppression in yeast"
_[310] 논문 Non-Mendelian mutation allowing ureidosuccinic acid uptake in yeast
_[311] 논문 Extrachromosomal psi+ determinant suppresses nonsense mutations in yeast
_[312] 논문 A yeast prion provides a mechanism for genetic variation and phenotypic diversity
_[313] 논문 Prions as adaptive conduits of memory and inheritance
_[314] 논문 Cytoplasmic inheritance of the organization of the cell cortex in Paramecium aurelia
_[315] 논문 Concepts of organization. The leverage of ciliate protozoa
_[316] 서적 Genesis: the evolution of biology Oxford University Press
_[317] 서적 Cycles of Contingency: Developmental Systems and Evolution (Life and Mind: Philosophical Issues in Biology and Psychology) The MIT Press
_[318] 간행물 뇌신경 발달 및 기능의 후생유전적 조절 기전 http://www.ksmb.or.k[...] 분자세포 생물학 뉴스 2021-11-04
_[319] 간행물 인체의 후성유전학 연구동향 http://m.bioin.or.kr[...] 바이오인
_[320] 문서 'Oxford English Dictionary: "The word is used by W. Harvey, ''Exercitationes'' 1651, p. 148, and in the ''English Anatomical Exercitations'' 1653, p. 272. It is explained to mean ‘partium super-exorientium additamentum’, ‘the additament of parts budding one out of another’."'
_[321] 저널 The epigenotype
_[322] 문서 'See ''[[preformationism]]'' for historical background. [[Oxford English Dictionary]]: "the theory that the germ is brought into existence (by successive accretions), and not merely developed, in the process of reproduction. [...] The opposite theory was formerly known as the ‘theory of evolution’; to avoid the ambiguity of this name, it is now spoken of chiefly as the ‘theory of preformation’, sometimes as that of ‘encasement’ or ‘emboîtement’."'
_[323] 서적 The Epigenetics of Birds https://books.google[...] Cambridge University Press 1953
_[324] 저널 In search of evolutionary developmental mechanisms: the 30-year gap between 1944 and 1974 2004-01-15
_[325] 저널 Floral Morphogenesis: Stochastic Explorations of a Gene Network Epigenetic Landscape. http://www.plosone.o[...] 2008-11-03
_[326] 저널 Branching and oscillations in the epigenetic landscape of cell-fate determination http://www.sciencedi[...] 2015-01-30
_[327] 저널 Epigenetic systems view of human development
_[328] 저널 Floral Morphogenesis: Stochastic Explorations of a Gene Network Epigenetic Landscape 2008-11-03
_[329] 문서 유인자는 유전정보 변형의 평형점, 한계점을 이룰 수 있으며, 특이 유인자(strange attractor)일 수도 있다.
_[330] 간행물 암 후성유전체의 연구 동향 http://www.bioin.or.[...] 바이오인
_[331] 저널 On the use of the word 'epigenetic' 2007-04