프로모터CpG island 과메틸화와 히스톤 변경으로 대변되는 후성유전적 변화는 거의 모든 종류의 암에서 발견되는 중요한 발암기전이다. 인간유전자의 60-70% 가량이 프로모터에 CpG islands를 가지고 있으며, 이 유전자들 중 일부가 과메틸화됨으로써 해당유전자의 발현이 차단되고, 종양억제기능이 소실되어 종양세포의 성장을 촉진하게 된다. 암에는 프로모터 CpG island 과메틸화라는 국소적 변화 이외에, 유전체 전반에 걸친 탈메틸화를 동시에 보이는 경우가 대부분인데, 이러한 유전체 저메틸화는 염색체 불안정성과 밀접한 연관관계가 있다. 국소적 과메틸화와 전반적인 저메틸화라는 이러한 상반된 DNA 메틸화 변화는 암세포뿐만 아니라 그 전단계 병변인 이 형성 병변에서도 관찰된다. 프로모터CpG island 과메틸화는 유전자 발현억제 기전으로서의 중요성뿐만 아니라 종양표지자로서의 중요성이 부각되고 있다. 즉, 정상세포에서는 관찰되지 않으면서 암세포에서만 관찰되는 프로모터 CpG island 과메틸화는 암세포의 바이오마커로서의 가치가 있으며, 이를 이용하여 체액에서 암을 진단하려는 시도들이 이루어지고, 이를 활용한 암의 분자진단방법이 개발되고 있다. 또한 이러한 DNA 메틸화는 암환자의 예후 판정이나 항암치료제의 감수성 결정 등에 활용되고 있다. 본 원고에서는 인체 암세포에서의 DNA 메틸화 변화에 관하여 소개하고자 한다.
프로모터 CpG island 과메틸화와 히스톤 변경으로 대변되는 후성유전적 변화는 거의 모든 종류의 암에서 발견되는 중요한 발암기전이다. 인간유전자의 60-70% 가량이 프로모터에 CpG islands를 가지고 있으며, 이 유전자들 중 일부가 과메틸화됨으로써 해당유전자의 발현이 차단되고, 종양억제기능이 소실되어 종양세포의 성장을 촉진하게 된다. 암에는 프로모터 CpG island 과메틸화라는 국소적 변화 이외에, 유전체 전반에 걸친 탈메틸화를 동시에 보이는 경우가 대부분인데, 이러한 유전체 저메틸화는 염색체 불안정성과 밀접한 연관관계가 있다. 국소적 과메틸화와 전반적인 저메틸화라는 이러한 상반된 DNA 메틸화 변화는 암세포뿐만 아니라 그 전단계 병변인 이 형성 병변에서도 관찰된다. 프로모터CpG island 과메틸화는 유전자 발현억제 기전으로서의 중요성뿐만 아니라 종양표지자로서의 중요성이 부각되고 있다. 즉, 정상세포에서는 관찰되지 않으면서 암세포에서만 관찰되는 프로모터 CpG island 과메틸화는 암세포의 바이오마커로서의 가치가 있으며, 이를 이용하여 체액에서 암을 진단하려는 시도들이 이루어지고, 이를 활용한 암의 분자진단방법이 개발되고 있다. 또한 이러한 DNA 메틸화는 암환자의 예후 판정이나 항암치료제의 감수성 결정 등에 활용되고 있다. 본 원고에서는 인체 암세포에서의 DNA 메틸화 변화에 관하여 소개하고자 한다.
Epigenetic changes represented by promoter CpG island hypermethylation and histone modification are an important carcinogenetic mechanism, which is found in virtually all histologic types of human cancer. About 60-70% of human genes harbor CpG islands in their promoters and 5' exonal sequences, and ...
Epigenetic changes represented by promoter CpG island hypermethylation and histone modification are an important carcinogenetic mechanism, which is found in virtually all histologic types of human cancer. About 60-70% of human genes harbor CpG islands in their promoters and 5' exonal sequences, and some of them undergo aberrant promoter CpG island hypermethylation and subsequent downregulation of gene expression. The loss of expression in tumor suppressor or tumor-related genes results in acceleration of tumorigenic processes. In addition to regional CpG island hypermethylation, diffuse genomic hypomethylation represents an important aspect of DNA methylation changes occurring in human cancer cells and contributes to chromosomal instability. These apparently contrasting methylation changes occur not only in human cancer cells, but also in premalignant cells. CpG island hypermethylation has gained attention for not only the tumorigenic mechanistic process, but also its potential utilization as a tumor biomarker. DNA methylation markers are actively investigated for their potential uses as tumor biomarkers for diagnosis of tumors in body fluids, prognostication of cancer patients, or prediction of chemotherapeutic drug response. In this review, these aspects will be discussed in detail.
Epigenetic changes represented by promoter CpG island hypermethylation and histone modification are an important carcinogenetic mechanism, which is found in virtually all histologic types of human cancer. About 60-70% of human genes harbor CpG islands in their promoters and 5' exonal sequences, and some of them undergo aberrant promoter CpG island hypermethylation and subsequent downregulation of gene expression. The loss of expression in tumor suppressor or tumor-related genes results in acceleration of tumorigenic processes. In addition to regional CpG island hypermethylation, diffuse genomic hypomethylation represents an important aspect of DNA methylation changes occurring in human cancer cells and contributes to chromosomal instability. These apparently contrasting methylation changes occur not only in human cancer cells, but also in premalignant cells. CpG island hypermethylation has gained attention for not only the tumorigenic mechanistic process, but also its potential utilization as a tumor biomarker. DNA methylation markers are actively investigated for their potential uses as tumor biomarkers for diagnosis of tumors in body fluids, prognostication of cancer patients, or prediction of chemotherapeutic drug response. In this review, these aspects will be discussed in detail.
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문제 정의
최근에는 대량분석을 할 수 있는 어레이방법이 도입되면서 유전체 전반적인 후성 유전적 연구가 가능하게 되었다. 본고에서는 후성유전학의 개념, 암세포에서 일어나는 DNA 메틸화의 변화, 프로모터 CpG island 과메틸화에 의한 유전자 발현억압 기전, DNA 메틸화가 바이오마커로서 주목을 받은 이유 등에 대해 다루려고 한다.
성능/효과
둘째, DNA 메틸화 변화는 인체의 거의 모든 암에서 보편적으로 관찰되는 현상이며, 셋째, 암 발생의 초기단계에서 일어나는 변화이다. 넷째, 상술한 바와 같이 인체의 각 장기 암은 고유한 메틸화 프로필을 갖는 경향이 있기 때문에 다수의 DNA 메틸화 마커에 대한 분석을 통해, 각 조직의 암을 구별할 수 있다. 다섯째, 이러한 메틸화 변화는 검사하기도 쉽기 때문에, DNA 메틸화 변화는 종양표지자로서 관심을 끌고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인체의 암세포에서 일어나는 유전자의 변화는 종양유전자의 활성화와 종양억제유전자의 비활성화로 나뉘는데, 각각의 사례에서 어떤 요소들이 관여하는가?
인체의 암세포에서 일어나는 유전자의 변화는 종양유전자의 활성화와 종양억제유전자의 비활성화로 요약된다. 종양유전자의 활성화에는 유전자 증폭(gene amplification), 점돌 연변이(point mutation), 염색체 전좌(chromatin translo-cation) 등이 관여하며, 종양억제유전자의 불활성화에는 유전자 변이, 유전자 상실(gene deletion), 그리고 프로모터 CpG island 과메틸화가 관여한다. 여기서 유전자증폭, 점돌연변이, 염색체 전좌, 유전자상실 등은 DNA 시퀀스의 변동을 수반하는 유전적 변화(genetic change)인 반면, CpG island 과메틸화는 DNA 시퀀스의 변동 없이 유전자의 활성을 억압할 수 있다는 점에서 유전적 변화와 구별하여 후성유전적 변화(epi-genetic change)라고 부른다.
후성유전적 변화란?
유전적 변화는 유전자의 구조 변화를 가져오지만, 후성유전적 변화는 유전자의 구조변화가 아닌 유전자의 활성도의 변화를 초래한다. 후성유전적 변화의 정의는 어떤 형질의 변화가 DNA 시퀀스의 변동에 의한 것이 아니면서, 이런 형질의 변화가 자손세포에게 전달될 때를 이를 후성유전적 변화라고 일컫는다. 후성유전적 변화에는 CpG island 과메틸화, 히스톤 변경, 크로마틴 구조의 변경 등이 포함되며, 최근에는 small RNA 후성유전학적 기전에 포함시키고 있다.
DNA 메틸화를 매개하는 효소에는 무엇이 있나?
즉, CpG 디뉴클레오타이드 만이 DNA 메틸화의 타겟이 된다는 것이다. DNA 메틸화를 매개하는 효소는 Dnmt1, Dnmt3a, Dnmt3b이다. 이 중 Dnmt3a와 3b는 신생메틸화(de novo methylation)을 담당하는 효소이며, Dnmt1은 보존성 메틸화(maintenance methylation)를 담당하는 효소이다.
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