[유전학] 6.4 : materal inheritance (모계유전)

 

이번 포스트에서는 materal inheritance(모계유전)에 대해 알아보도록 하자.

 

 

maternal effect란 egg에 남아있는 mRNA, protein 등의 물질들이 자식의 embryo(배아) 발생에 영향을 주고 결과적으로 자식의 phenotype이 결정되게 되는 효과를 의미함. (즉, 다시 말해 엄마의 genotype에 의해 egg에 남아있는 물질 분포가 달라지게 되면 이들이 자손의 DNA 발현에 영향을 주게 되는 effect가 바로 maternal effect임)

 

 

이와 관련된 대표적인 예시들에 대해 알아보자.

 

 

Ephestia pigmentation

 

 

 

위와 같이 Ephestia라는 종의 Larvae(애벌레)에서 색소 합성에 관여하는 dominant gene A가 존재함. 이 때 위 그림을 보면 알 수 있는 것처럼 Aa는 진한색 몸 + brown eye로 나오고 aa는 연한색 몸 + red eye로 나오게 됨.

 

 

그런데 위 그림을 보면, 위 그림 맨 오른쪽 아래에 나와있는 aa의 경우 원래 genotype에 따르면 red eye가 나와야 하지만, 실제로는 brown eye가 나옴. 이는 난자 안에 엄마의 genotype에 의해 합성된 색소 효소들과 각종 transcription factor(전사인자)들이 남아있는 채로 수정이 이루어져서, 자손 내부에서 이들이 일시적으로 작용해 brown의 색을 띄게끔 한 결과라 할 수 있음. (즉 이 때 잠시동안 엄마의 enzyme과 TF에 의해 자손의 genotype의 effect가 override되었다 할 수 있음) 다만 나중에는 다시 자손의 유전형이 발현되어 색소를 못만들게 되고, 그 결과 red eye로 돌아가게 됨.

 

 

limnaea coiling

 

 

고동의 꼬임 방향은 early embryo development 과정에서 결정됨. 특히 고동의 꼬임 방향은 전적으로 maternal effect에 의해 결정됨.

 

 

위 그림을 보면 DD일 경우 right-handed(dextral), Dd일 경우 right or left-handed, dd일 경우 left-handed(sinistral)의 꼬임방향을 가지게 됨을 알 수 있음. 이 때 DD X dd간의 교배에서 엄마가 DD인 경우 자손은 Dd이면서 right-handed임. 한편 엄마가 dd인 경우 자손은 Dd이면서 left-handed임. 한편 Dd이면서 right-handed인 녀석을 자가교배할 시 DD, Dd, dd에 상관없이 모두 dextral의 자손이 나옴. 비슷하게 Dd이며 left-handed인 녀석을 자가교배할 시 DD, Dd, dd 모두 sinistral의 자손이 나옴.

 

 

이를 통해 고동의 꼬임 방향에 한해서는 엄마의 genotype이 자손의 phenotype을 결정한다는 것을 알 수 있음.

 

 

 

embryonic development in Drosophila

 

실제로 초파리 배발생 시 cytoplasm에 있는 엄마의 RNA 양과 분포가 배발달에 있어 상당히 중요한 요소로 작용함.

 

 

 

예를 들어 위 그림과 같이 bicoid라는 mRNA가 많이 몰려있는 쪽이 머리가 되고, 그 반대쪽이 꼬리가 됨. 따라서 bicoid가 없는 경우, 양쪽 부분이 다 꼬리가 되고 그 결과 초파리가 제대로 태어나지 못하게 됨.

 

(이와 관련해서는 차후에 발생생물학 포스트에서 더 자세히 다룰 것임)

 

 

 

 

 

이번 포스트를 끝으로 extranuclear inheritance(핵외 유전)에 대한 파트를 마무리했음.

 

 

 

다음 포스트부터는 operon(오페론)을 중심으로 세균에서의 유전자 발현 조절 과정에 대해 다루어보도록 하자.