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아빠의 식단이 정자에 영향을 주고, 아들의 건강에도 영향을 미친다.
젊은 이들은 나이든 세대에 비해 다양한 식사를 하지 못한 경우가 많죠. 물론 사람에 따라 다르겠지만 건강에 자신 있는 젊은이들이 시간도 아끼고 돈도 아끼기 위해 각종 간편식으로 끼니를 해결하는 경우가 많습니다. 결국 불규칙하고 편향된 식사를 하게되고 경우에 따라서는 과식하는 것도 볼 수 있습니다. 이런 편식, 과식은 영양 불균형과 과다한 칼로리 섭취로 이어져 비만, 당뇨 등의 문제를 야기하기도 하죠. 최근에 미국의 역학조사에 의하면 모든 암의 발생과 치사율이 감소하는 반면 대장암의 발병과 치사율이 55세 미만 비교적 젊은 층에서 크게 증가한 것으로 나타나고 있다고 합니다. 그 이유는 아직 정확히 밝혀지지 않았지만 비만, 합성음료의 섭취 등을 원인으로 꼽고 있습니다. 특히 이런 식습관이 대장내 미생물 군체에 영향을 주어 암 발생을 높이는 균들의 점유율을 높인다는 것이 여러 연구를 통해 입증되고 있습니다.
아래 소개한 글은 자신이 먹는 음식이 나의 건강뿐 아니라 다음 세대에게도 영향을 미친다는 내용을 담고 있습니다. 특히 어떤 기전인지 확실히 밝히지는 못했지만, 남성의 식습관이 아들에게 전달된다는 것을 밝혔죠. 정자로 들어가는 small non-coding RNA들이 환경의 영향을 받고 이는 다음 세대에게 영향을 주게 된다는 겁니다. 늘 새로운 발견은 또 다른 질문을 낳기 마련입니다. 이런 정자에 있는 작은 RNA 조각들이 다음 세대에서 어떤 영향을 언제까지 미치는지 밝혀지기를 기대해 봅니다. 과연 부모의 형질이나 성질 또는 경험이 어떻게 자식들에게 전달되는지 조금씩 밝혀지고 있다는 느낌이 드는군요.
수컷의 정자에는 그가 무엇을 먹었는 지가 기록된다. 그리고 생쥐와 사람의 경우 이런 기록은 수컷 자식의 대사과정에 영향을 준다.
이 연구에서 수컷 생쥐에게 고지방 음식을 먹일 경우 이 수컷의 정자에는 특정 RNA가 축적된다는 것을 발견했다. 연구자들은 또한 이 기름진 음식을 먹은 수컷의 수컷 자손은 포도당 내성이나 당뇨와 같은 대사 이상을 초래한다. 사람의 경우는 역학 조사를 통해 과체중(high BMI)인 아빠의 아들들에게 비슷한 문제가 있다는 것이 알려졌다. 이 연구는 지난 6월 6일 Nature지에 출판되었다.
정자에 쓰여있다.
엄마의 대사적 특징은 자손에게 물려질 수 있다는 것이 알려져 있다. 아빠에 관해서는 University of Utah School of Medicine in Salt Lake City의 생식-생물학 연구자인 Qi Chen이 2016년에 발표한 바에 따르면, 고지방 식단을 먹인 아빠 생쥐의 정자에서 얻은 RNA들을 수정난에 주입하면 이때 대사 이상을 갖는 생쥐로 자라게 된다고 한다. 연구자들은 이런 부모 식단이 미치는 파급효과는 자손의 유전체에 변화를 일으키기 때문이 아니고 후성유전학적인 것이라는 것을 보여주었다. – 즉, DNA염기서열이 아니라 DNA나 연관 단백질에 붙은 화학적 표식을 통해 이루어진다.
Nature에 실린 논문에 따르면, 수컷에게 2 주 동안 고지방 식단을 제공하였다. 이런 식단은 정자의 미토콘드리아에 있는 특정 RNA에 변화를 일으켰다. 영향을 받은 것은 운반RNA(transfer RNA)였다. tRNA는 DNA에서 단백질이 나오는 과정에서 중요한 역할을 한다.
고지방 음식을 먹은 수컷 생쥐들의 정자에는 저지방 음식을 먹은 생쥐들에 비해 더 많은 tRNA의 짧은 조각들이 존재하였다. 이런 RNA조각들은 유전체에 후성유전학적 조절자로 작용할 수 있다. 예를 들면, 미토콘드리아의 특정 유전자들의 활성을 낮추거나 높일 수 있다.
스트레스 받은 미토콘드리아
이런 결과는 당연한 면이 있다: 고지방 대사는 미토콘드리아에게 스트레스를 줄 수 있고, 이런 상태에서 미토콘드리아는 더 많은 RNA를 만들 것이기 때문이다. Helmholtz CenterMunich in Neuherberg, Germany의 환경-후성유전학 연구자이며 이 연구를 이끌었던 Raff aele Teperino의 말이다.
이 연구에 직접 참여하지 않은 Chen에 따르면 정자에서의 이런 미토콘드리아의 반응은 일종의 치루는 대가(pay-off)라고 할 수 있다. 미토콘드리아의 활성이 증가하면 난자에 도달하는데 필요한 정력을 제공하는 셈이지만, 잉여의 미토콘드리아 RNA가 아빠로부터 자손에게 전달되어 유전정보를 변화시키고 자손의 건강에 문제를 일으킬 수 있다는 것이다.
Teperino의 연구진들은 세포 수준에서만 본 것이 아니라 사람의 경우 아빠가 과체중 이상인 경우 생쥐의 경우는 고지방식으로 먹인 경우를 조사했다. 후자의 경우 약 30%에서 대사이상이 발견되었다. 이어진 연구에서 고지방식을 한 생쥐의 자손에서 저지방식을 한 생쥐의 자손에서 보다 훨씬 많은 tRNA조각들이 발견되었다. 사람의 경우도 3,431명을 표본 조사한 결과 높은 BMI아빠 밑에서 나온 자식들은 대사이상이 많이 나타났다.
증거 조각들
이 연구의 한계는 이 실험에 사용된 염기서열 분석법이 오직 모든 RNA를 분석한다는 것이다. 이런 이유로 RNA 조각이 아빠에게서 배아로 왔는지 여부를 알 수는 없었다. “우린 이 조각들이 전달되었을 것이라 믿지만 증명할 수가 없었습니다.” Teperino의 말이다.
이 실험에서 아빠 생쥐는 오직 수컷 자식들에게만 대사 이상을 전해주었다. –이는 2016년도 논문과 일치하는 현상이다.- 이 사실이 Chen의 흥미를 끌었다. “이는 X정자와 Y정자는 다른 종류의 정보를 전해준다는 것을 의미합니다.”라고 말했다. 왜 X와 Y 정자가 다른 정보를 줄까? “차기 연구에 좋은 주제라고 생각합니다.”라고 말을 맺었다.
Chen의 연구는 만약 당신이 정자를 만들고 있다면 “건강하게 먹어야 합니다. 이게 정자로 흘러 들어가는 정보에 영향을 주고 결국 자녀에게 영향을 미치기 때문이죠.”
<이 글은 아래의 기사를 번역한 것입니다.>
Julian Nowogrodzki, 2024, A dad’s diet affects his sperm – and he’s son’s health. Nature News 05 June 2024.
<본문의 References>
1. Tomar, A. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07472-3 (2024).
2. Chen, Q. et al. Science 351, 397-400 (2016).
