연구자들은 색소 침착을 담당하는 135개의 새로운 멜라닌 유전자를 식별합니 다.

80억 명 이상의 인간의 피부, 머리카락, 눈 색깔은 멜라닌으로 알려진 빛을 흡수하는 색소에 의해 결정됩니다. 사이언스 저널에 최근 게재된 기사에는 오클라호마 대학의 지속 가능한 화학, 생물 및 재료 공학 학교의 수석 저자이자 조교수인 Vivek Bajpai 박사와 스탠포드 대학의 협력자들의 연구 내용이 실려 있습니다. 그들의 연구는 색소 침착과 관련된 135개의 새로운 유전자를 확인했습니다.

멜라닌은 멜라노솜이라는 특별한 구조 내에서 생성됩니다. 멜라노솜은 멜라닌 세포라고 불리는 멜라닌 생성 색소 세포 내부에서 발견됩니다. 모든 인간이 같은 수의 멜라닌 세포를 가지고 있지만 생성하는 멜라닌의 양이 다르고 사람의 피부색도 다양합니다.

Bajpai는 “실제로 다른 양의 멜라닌이 생성되는 원인을 이해하기 위해 CRISPR-Cas9이라는 기술을 사용하여 세포를 유전적으로 조작했습니다.”라고 말했습니다. “CRISPR을 사용하여 수억 개의 멜라닌 세포에서 20,000개 이상의 유전자를 체계적으로 제거하고 멜라닌 생성에 미치는 영향을 관찰했습니다.”

어떤 유전자가 멜라닌 생성에 영향을 미치는지 확인하기 위해 유전자 제거 과정에서 멜라닌을 잃은 세포를 그렇지 않은 수백만 개의 다른 세포와 분리해야 했습니다. 체외 세포 배양을 사용하여 Bajpai는 멜라닌 세포의 멜라닌 생성 활동을 감지하고 정량화하는 이 목표를 달성하기 위한 새로운 방법을 개발했습니다. 멜라닌 세포를 통해 빛을 통과시킴으로써 그는 빛이 내부의 멜라닌에 의해 흡수되거나 산란되는지 여부를 기록할 수 있었습니다.

Bajpai는 “멜라닌을 생성하는 멜라닌소체가 많으면 멜라닌이 적은 세포보다 빛이 훨씬 더 많이 산란할 것”이라고 말했다. “유세포 분석법의 측면 산란이라는 프로세스를 사용하여 멜라닌이 많거나 적은 세포를 분리할 수 있었습니다. 그런 다음 이렇게 분리된 세포를 분석하여 멜라닌 변형 유전자의 정체를 확인했습니다. 인간의 멜라닌 생성 조절에 중요한 역할을 합니다.”

연구자들은 멜라닌 생성에 영향을 미치는 169개의 기능적으로 다양한 유전자를 발견했습니다. 그 중 135개는 이전에 색소 침착과 관련이 없었습니다. 그들은 새로 발견된 두 유전자인 KLF6과 COMMD3의 기능을 추가로 확인했습니다. DNA 결합 단백질인 KLF6는 인간과 동물에서 멜라닌 생성을 감소시켰고, 이는 KLF6가 다른 종에서도 멜라닌 생성에 역할을 한다는 것을 확인시켜 줍니다. COMMD3 단백질은 멜라닌소체의 산도를 조절하여 멜라닌 합성을 조절했습니다.

역사적으로 적도에 가까운 지역과 직사광선에서 몇 시간을 보내는 사람들을 자외선으로부터 보호하기 위해 더 어두운 색소 침착이 필요했습니다. 인간이 직사광선이 적거나 전체적으로 일광 시간이 적은 지역으로 이동함에 따라 멜라닌이 덜 필요했습니다. 시간이 지남에 따라 멜라닌을 적게 생성하는 멜라노솜이 생겨 더 많은 햇빛을 흡수합니다.

“멜라닌을 조절하는 것이 무엇인지 이해함으로써 피부가 밝은 사람들을 흑색종 또는 피부암으로부터 보호하는 데 도움을 줄 수 있습니다.”라고 Bajpai는 말했습니다. “이러한 새로운 멜라닌 유전자를 표적으로 삼음으로써 백반증 및 기타 색소 질환에 대한 멜라닌 조절 약물을 개발할 수도 있습니다.”

연구팀이 개발하고 사용한 기술 프로세스는 곰팡이와 박테리아에서 멜라닌 생성을 조절하는 유전자를 식별하는 데에도 적용될 수 있습니다. 곰팡이와 박테리아의 멜라닌 생산은 인간이나 작물에 더 많은 병원성을 일으킬 수 있습니다. 연구자들은 이러한 멜라닌 생성 유전자를 발견하고 표적화함으로써 이러한 미생물과 질병에 대한 효과적인 개입을 개발할 수 있습니다.

이 연구에서 Bajpai의 역할은 오클라호마 대학에서 교수로 재직하는 동안 완료되었습니다. 그러나이 연구의 일부는 스탠포드 대학에서 박사후 연구 과정에서 이루어졌습니다. 성인 줄기 세포 연구를 위한 오클라호마 센터의 보조금이 이 연구를 지원했습니다. 미 국방부, CA160997에서 추가 자금을 제공했습니다. 하워드 휴즈 의학 연구소; 국립 일반 의학 연구소, NIH R35 GM131757; Stinehart-Reed 상; 및 Ludwig 암 줄기 세포 연구 및 의학 센터.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/08/230811115439.htm