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  환경 독이 생물학적 ‘시계'를 교란시킬 수 있을까?
Can environmental toxins disrupt the biological 'clock'?

해외과학기술동향

2017-11-04


한 연구가 높은 수준의 염에 적응한 플랑크톤이 일주기 리듬을 잃는 것을 보여준다. 환경적인 독성들이 일주기 리듬—생물학적 ‘시계’를 교란시킬 수 있을까? 생물학적 ‘시계’의 교란은 만성 염증과 많은 인간 질병들과 연관되어 있다. 도로의 염 오염에 적응한 플랑크톤과 일주기 교란 사이의 연관성을 보여주는 연구가 그 질문을 하고 있다. 

이 연구는 환경적인 독에 대한 노출이 우리의 일주기 시계의 기능을 떨어뜨릴지도 모른다고 보여준다. 일주기 시계의 교란은 암과 당뇨, 비만, 심장 질환, 우울증 발생의 증가와 연관된다. 이 연구는 핵심적인 시계의 수준에서 이런 일이 일어난다는 것을 처음으로 보여주는데, 이는 이런 종류의 환경적인 영향에 대항해서 크게 보호된다고 여겨졌었다.

조류(algae)의 주요 소비자이며 많은 물고기들의 식량원인 플랑크톤은 증가한 도로 염을 견디기 위해서 엄청난 거래를 하고 있을지도 모른다. 플랑크톤의 일주기 리듬은 낮에는 포식자들로부터 숨기 위해서 깊은 물로, 밤에는 먹이를 먹기 위해서 얕은 물로 가는 하루의 이동을 안내한다. 그 리듬을 교란시키면 전체 호수의 생태계에 영향을 줄 수 있을 것이다.

염이 동물성 플랑크톤인 Daphnia pulex의 일주기 리듬에 영향을 주는지를 알아보기 위해서, 연구자들은 먼저 그 플랑크톤이 일련의 핵심적인 시계-조절 유전자들에 의해서 통제된다는 것을 확인했다. 시계 조절 유전자들은 유전자 전사를 촉진하고 억제해서, 효소와 호르몬의 수준에서 하루 동안의 진동을 만들어내서, 체온과 면역 반응과 같은 생리학적인 요인들과 함께, 세포 기능, 분열, 성장에 영향을 준다. Daphnia 게놈은 잘 알려진 초파리(Drosophila melanogaster)의 핵심 시계와 거의 동일한 일련의 유전자들인 PERIOD (PER) 유전자를 포함한다.

자연적으로 낮은 염 수준에 노출되었을 때는, 지속적으로 어두운 환경 조건에도 불구하고, Daphnia PER mRNA 수준은 24시간 주기로 진동해서, 일주기 시계가 잘 기능한다는 것을 보여주었다. 그러나 증가하는 염 농도에 적응하면서, PER mRNA 리듬은 악화되었다. Daphnia가 적응하는 염의 농도가 높아질수록 일주기 시계의 발현은 더 억제되었다.

이것이 의미하는 바는 엄청나다. Daphnia를 환경 독에 노출시키자, 아마도 후생적 기전에 의해서 그 시계가 억제되었다. Daphnia의 시계와 생물학은 우리의 뇌와 대부분의 유기체들에 있는 시계와 생물학과 매우 비슷하다. 환경 독에 대한 노출로 인한 인간 뇌의 후생적인 변화를 볼 수 있을까?

  • 관련연구자

    Jennifer Hurley

  • 관련기관

    Rensselaer Polytechnic Institute

  • 과학기술분류

    화학, 생명과학, 보건의료

  • 본문키워드(한글)

    생체 시계, 일주기 리듬, 플랑크톤, 염, 환경 독성

  • 본문키워드(영문)

    circadian rhythm, environmental toxins , plankton, circadian clock, zooplankton, Daphnia pulex, salt

  • 원문언어

    english

  • 국가

    미국

  • 원문출판일

    2017-11-03

  • 출처

    https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171103134642.htm