성염색체(XY)를 포함한 인간 염색체 [Jeremie Subrini 제공. 재판매 및 DB 금지]
英 연구팀 “특정 유전자가 정자 생성 제어…남성 불임 원인 규명 기대”
수컷 생쥐의 Y 염색체에 있는 유전자 중 어떤 유전자가 정자 발달을 조절하고 생식 능력에 영향을 미치는지 밝혀졌다. 연구진은 이 연구가 일부 남성이 정자를 충분히 생산하지 못하고 불임이 되는 이유를 밝히는 데 기여할 것으로 기대한다.
영국 프랜시스 크릭 연구소 제임스 터너 박사팀은 24일 과학 저널 사이언스(Science)에서 Y 염색체에 있는 각기 다른 유전자를 제거한 13개 생쥐 모델 연구에서 정자 생성 등 생식 과정에서 특정 기능을 하는 유전자들을 확인했다고 밝혔다.
남성 성염색체는 일반적으로 Y 염색체 하나와 X 염색체 하나로 구성되며 여성 성염색체는 두 개의 X 염색체로 돼 있다.
과학자들은 Y 염색체가 남성 생식 능력에 필수적이라는 것을 알고 있지만 어떤 유전자가 가장 중요하고 어떻게 작용하는지는 명확하지 않다.
연구팀은 이 연구에서 Y 염색체에 있는 각기 다른 유전자를 제거한 13개의 생쥐 모델을 만든 다음, 이들 생쥐의 새끼 수, 생산된 정자의 수, 정자의 모양과 운동성 등 번식 능력을 조사했다.
그 결과 Y 염색체에 있는 ‘Eif2s3y’와 ‘Uty’, ‘Zfy2’ 등 유전자가 생식에 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 이들 유전자를 제거한 생쥐들은 정자 줄기세포를 생성하지 못하거나 정자의 모양이나 움직임이 비정상적으로 변해 새끼를 낳지 못하는 것으로 나타났다.
또 일부 유전자들은 개별적으로 제거됐을 때는 생식 기능에 영향을 미치지 않지만, 함께 제거되면 비정상적인 정자가 생성되는 것으로 밝혀졌다.
이 현상은 사람에서 ‘AZFa’로 불리는 염색체 영역을 모델링한 3개 유전자 그룹을 제거한 생쥐에서 확인됐다. 연구팀은 AZFa 결실은 가장 심각한 남성 불임 원인으로 꼽혀왔지만, 어떤 유전자가 원인인지는 밝혀내기 어려웠다고 지적했다.
연구팀은 이 연구는 많은 Y 염색체 유전자가 생식 능력에 중요한 역할을 하고 유전자 하나가 손실되면 서로 보완할 수 있음을 시사한다면서 이는 또한 불임은 여러 유전자가 동시에 삭제될 때 발생할 가능성이 높다는 것을 의미한다고 설명했다.
또 Y 염색체에 있는 일부 유전자는 정자 생성 조절뿐 아니라 심장이나 뇌 같은 다른 장기에서도 활성화돼 중요한 역할을 할 가능성이 있는 것으로 나타났다.
논문 제1 저자인 제러미 수브리니 박사는 “생쥐 생식 능력에 생각보다 많은 Y 유전자가 필요한 것으로 밝혀졌다”며 역사적으로 Y 염색체는 꼭 필요하지 않고 심지어 장차 사라질 것이라는 가설도 있었으나 이 연구는 그것이 사실이 아님을 보여준다고 말했다.
터너 박사는 “불임은 부부 6쌍 중 1쌍이 겪는 큰 문제로 상당수는 원인으로 Y 염색체 관련 요인이 꼽힌다”며 “이 연구는 남성 불임의 원인을 밝히기 위해서는 더 많은 사람의 Y 염색체 염기서열 분석이 중요하다는 것을 시사한다”고 강조했다.
◆ 출처 : Science, James M. A. Turner et al., ‘Systematic identification of Y-chromosome gene functions in mouse spermatogenesis’, http://dx.doi.org/10.1126/science.ads6495
