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* 일란성 쌍둥이 게놈에 이 그룹에서만 볼 수 있는 메틸화를 나타내는 834개의 부위 존재
* 환경적 영향과 생활 방식으로 인해 삶의 과정에서 많은 후성 유전적 마커는 변경돼
* 일란성 쌍둥이 시그니처의 경우 전형적인 메틸화는 유지돼
* 형제가 실종되거나 자궁에서 사망하고 재흡수되더라도 누군가를 쌍둥이로 식별할 수 있다.
* 모든 임신의 약 12%가 다태 임신으로 시작, 다태 임신 중 2%만이 만삭으로 이어져

나는 쌍둥이인가? DNA 부착물이 그것을 드러낸다.
모든 일란성 쌍둥이는 유전적 구성에 고유한 후성 유전적 특징을 가지고 있다.

놀라운 발견:
누군가가 일란성 쌍둥이인지 아닌지 후성유전체(DNA에 붙은 부착물)로 식별할 수 있다.
모든 일란성 쌍둥이는 이러한 후성 유전적 부착의 특정 패턴을 공유하기 때문이다. 반면에 이란성 쌍둥이 또는 정상적인 형제 자매는 "Nature Communications" 저널에 보고된 바와 같이 이 시그니쳐가 없다. 이 쌍둥이 사인은 평생 추적할 수 있으며 감지되지 않은 쌍둥이를 식별하는 데 사용할 수도 있다. 

▲ 일란성 쌍둥이는 평생 동안 다른 일란성 쌍둥이와 공유하는 후성 유전학적 특징을 가지고 있다.

일란성 쌍둥이는 수정란이 수정된 직후 분열할 때 형성된다.
그런 다음 동일한 유전자 구성을 가진 두 개의 배아가 생성된다. 이러한 일란성 쌍둥이는 자궁에서 발달하는 동안 돌연변이로 인해 유전적 차이가 축적될 수 있더라도 원칙적으로 유전적 클론이다. 이란성 쌍둥이와 달리 일란성 쌍둥이의 출생은 가족에서 진행되지 않는다. 일반적인 가정에 따르면 접합자(zygotic)의 분할은 우연의 일치를 기반으로 한다.

후성 유전체를 보라

암스테르담 자유 대학의 Jenny van Dongen과 그녀 동료들의 발견은 의심을 불러일으킨다. 그들은 모든 혈연 경계와 테스트 그룹에 걸쳐 모든 일란성 쌍둥이에게서 발견되는 후성 유전학적 특징을 발견했기 때문이다. 이 서명은 일란성 쌍둥이를 이란성과 구별할 뿐만 아니라 정상적인 형제자매나 자녀만 있는 사람들과도 구별된다. 

▲ DNA 염기 시토신은 후생적 메틸 그룹이 있거나 없는 경우(원).

그들의 팀은 4천 개 이상의 일란성 및 이성 쌍둥이의 DNA와 메틸 부착 패턴을 비교했다. "우리는 이란성 쌍둥이도 형제와 자궁을 공유하기 때문에 의도적으로 비교 그룹으로 선택했다"고 연구자들이 설명했다. 이렇게 하면 이 "산전 균일 몫"의 균등화 영향이 다른 효과와 분리될 수 있다. 또한 쌍둥이가 아닌 대조군도 포함했다.

834곳의 마커

분석 결과 놀라운 사실이 밝혀졌다.
일란성 쌍둥이의 게놈에는 이 그룹에서만 볼 수 있는 메틸화를 나타내는 834개의 부위가 있다. 이러한 위치의 약 60%에서는 부착물이 지속적으로 사라지고 나머지 40%에서는 거의 모든 일란성 쌍둥이에 메틸 부착물이 존재한다. van Dongen과 그녀의 동료들이 발견한 바와 같이 이 쌍둥이 서명은 혈액 샘플 뿐만 아니라 타액 또는 뇌 조직에서도 감지될 수 있다.

"따라서 우리는 일란성 쌍둥이가 신체 조직에서 강력하고 특정한 DNA 메틸화 신호를 가지고 있음을 보여주고 있다"고 연구자들은 적었다. "이 시그니처는 염색체 중심뿐만 아니라 텔로미어 근처 영역을 포함하며 세포 접착, 세포 분화 및 WNT 신호 전달 경로에 관여하는 유전자에 영향을 미친다" 후자는 배아 발달에 중요한 것으로 간주된다.

서명(signature)은 평생 확인 가능하다.

이 쌍둥이 시그니쳐가 평생 안정적으로 유지되는지 확인하기 위해 팀은 출생부터 성인이 될 때까지 5년마다 쌍둥이에게서 채취한 혈액의 샘플을 분석했다.

결과: 환경적 영향과 생활 방식으로 인해 삶의 과정에서 많은 후성 유전적 마커가 변경되지만 쌍둥이 시그니처의 경우에는 그렇지 않았다. 일란성 쌍둥이의 전형적인 메틸화는 유지됐다.

원칙적으로 일란성 쌍둥이는 평생 공유된 기원의 분자 표지를 가지고 있다.
"이것은 정말 큰 발견이다"며 “인간에게서 이 현상의 생물학적 지표를 발견한 것은 이번이 처음이다. 이 놀라운 발견은 우리에게 일란성 쌍둥이 형성의 배경에 대한 완전히 새로운 통찰력을 제공한다"고 암스테르담 자유 대학의 선임 저자인 Dorret Boomsma가 말했다.

▲ 그림 2: 5,723쌍의 쌍둥이 데이터에 대한 메타 분석에서 확인된 MZ쌍둥이 DMP. 일란성 쌍둥이는 초기 게놈 프로그래밍의 지속적인 후성 유전적 서명을 가지고 있다. (출처:Identical twins carry a persistent epigenetic signature of early genome programming)

쌍둥이 형성의 원인에 대한 징후

이전 연구에서 배아는 수정 직후 여러 단계의 DNA 메틸화를 겪는 것으로 알려져 있다. 일부는 세포가 분화하기 전에 일어나고, 다른 일부는 이후에만 발생한다. 연구원들에 따르면, 서로 다른 세포와 조직에서 쌍둥이 서명의 증거는 이러한 마커가 배아 발달 초기에 기원을 가져야 함을 나타낸다.

van Dongen은 "발달 초기에 무언가가 발생하여 우리 몸의 다양한 세포 유형의 메틸화 패턴에 유지되는 것 같다"고 말했다. 이 특정 후성유전체 서명이 정확히 언제 어떻게 발생하는지 현재로서는 알 수 없다. 팀은 어떤 유전자가 메틸화 패턴에 영향을 받는지 더 자세히 조사할 때 이에 대해 더 많이 배우기를 바란다.

사라지는 쌍둥이 증후군

그러나 현재 발견된 쌍둥이 서명은 완전히 새로운 진단 가능성을 열어줄 수도 있다.
"일란성 쌍둥이는 평생 이 분자 서명을 유지하기 때문에 한 사람이 원래 일란성 쌍둥이의 일부인지 나중에 알아낼 수 있다" van Dongen과 그녀의 동료들을 설명했다. 형제가 실종되거나 자궁에서 사망하고 재흡수되더라도 누군가를 쌍둥이로 식별할 수 있다.

▲ "일란성 쌍둥이는 평생 이 분자 서명을 유지하기 때문에 한 사람이 원래 일란성 쌍둥이의 일부인지 나중에 알아낼 수 있다"

이것은 또한 소위 "사라지는 쌍둥이" 증후군(사라진 쌍둥이 증후군)에 대한 더 많은 정보를 제공할 수 있다. 모든 임신의 약 12%가 다태 임신으로 시작되지만 이러한 다태 임신 중 2%만이 만삭으로 이어지기 때문이다.

과학자들이 보고한 것처럼 일란성 쌍둥이는 특히 기형과 태아 합병증의 위험이 크게 증가한다. 일란성 쌍둥이의 원인과 발달에 대해 더 많은 정보가 알려짐에 따라 여기에서 답이 없는 질문에 대한 정보를 얻을 수도 있다.
(Nature Communications 2021; doi: 10.1038 / s41467-021-25583-7)
출처: Vrije Universiteit Amsterdam

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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