미생물이 인간 유전자를 '조종'

장내 박테리아는 DNA 저장을 담당하는 효소의 기능을 억제합니다.

소화 미생물이 신진대사 과정, 면역 보호, 그리고 뇌 활동에 직접적인 영향을 미친다는 사실은 오랫동안 알려져 왔습니다. 아마도 이들은 유전자 구조를 스스로 조절하는 것 같습니다. 어떤 이유에서인지 어떤 유전자는 활성화되고 어떤 유전자는 차단됩니다. 박테리아는 어떻게 이러한 작용을 할까요?

영국 바브라함 대학교(Babraham University)의 전문가들은 소화 미생물이 부티르산(butyric acid)과 같은 짧은 지방산을 이용하여 유전자 활동을 변화시킨다고 주장합니다. 이러한 지방산은 인간 유전자를 조절하는 히스톤 데아실화효소(histone deacytelase)와 같은 특정 효소의 작용을 억제합니다.

이 지방산은 히스톤이라는 다른 단백질 구조와 협력하는데, 히스톤은 DNA "보관자" 역할을 합니다. 히스톤과 DNA의 상호작용은 일정하지만, 경우에 따라 DNA를 너무 단단하게 또는 반대로 너무 약하게 "포장"합니다. 이는 특정 분자 장치가 유전 정보를 읽는 것을 복잡하게 만듭니다.

히스톤이 DNA를 "포장"하는 강도는 화학적 변형에 따라 달라집니다. 각 세포 구조에는 히스톤에 특정 표지자를 표시하는 여러 효소가 있으며, 이를 통해 히스톤은 다양한 밀도로 DNA를 "포장"하게 됩니다.

이러한 효소 중에는 우리에게 이미 친숙한 히스톤 탈아세틸화효소가 있습니다. 이 효소의 역할은 히스톤에서 표지자를 제거하는 것입니다. 그러나 이 효소의 기능은 이 효소를 비활성화하는 분자 구조와 같은 여러 요인에 따라 달라집니다. 연구에 따르면 장내 미생물은 지방산을 이용하여 한 종류의 히스톤 탈아세틸화효소를 비활성화할 수 있습니다. 결과적으로 히스톤은 계속해서 "표시된" 상태를 유지합니다. "표시된" 히스톤과 DNA의 결합은 정상적인 히스톤의 결합과 다릅니다. 즉, 유전자 활성에 미치는 영향이 다릅니다. 이는 무엇으로 이어질 수 있을까요? 이전 연구에서는 이 효소의 높은 활성이 대장 악성 종양

발생 위험을 증가시킨다는 것이 밝혀졌습니다. 이 효소는 장 상피 구조의 유전자 활성에 매우 큰 영향을 미쳐 장 상피 구조가 변형되어 악성 종양으로 변합니다. 설치류를 대상으로 한 새로운 실험에서는 쥐의 장내 세균을 "제거"하면 동일한 효소의 활성이 현저하게 증가한다는 것이 밝혀졌습니다. 이를 통해 장내 미생물이 대장의 악성 과정으로부터 인간을 보호한다는 결론을 내릴 수 있습니다. 이 주장은 아직 다른 연구를 통해 뒷받침되어야 합니다. 결론적으로, 사람이 식물성 식품(주로 과일과 채소)을 더 많이 섭취하면 미생물이 훨씬 더 중요한 짧은 지방산을 합성한다는 점을 언급해야 합니다. 다시 말해, 소화계에서 미생물의 원활한 활동을 위해서는 식물성 식품을 정기적으로 공급받아야 합니다. 이 주장은 과일과 채소를 충분히 섭취하면서 건강한 음식을 섭취하는 것이 필수적이라는 또 다른 강력한 주장이 될 수 있습니다.

해당 연구는 Nature Communications에 자세히 기술되어 있습니다.