고지방식이로 유도된 비만 마우스의 간 조직 DNA 메틸화 변화

Abstract

고지방식이는 비만의 원인이 되며 비만은 심혈관질환과 암의 주요 위험요인이다. 반면에 열량제한식이는 이러한 만성질환의 위험을 줄여줌으로써 수명 연장을 가능케 할 수 있다. 이렇듯 식이에 따라 건강이 증진되기도 하고 오히려 악화되기도 하는데, 그 기전을 밝히기 위해 DNA 메틸화로 대표되는 후성유전학이 주목 받고 있다. 본 연구에서는 전장 유전체 수준(genome-wide)의 간 DNA 메틸화 변화를 측정하고 DNA 메틸화 패턴 변화와 관련된 유전자 network를 분석함으로써, 고지방식이로 인한 비만이 후성유전학적 변화에 미치는 영향을 연구하였다. 이를 위하여 7주령의 C57BL/6 마우스를 세 군으로 나눈 뒤, 고지방식이(HFD, high-fat diet), 대조식이(CD, control diet), 열량제한대조식이(CRCD, calorie-restricted control diet)를 16주 간 섭취시켰다. 실험 기간 동안 식이 섭취량과 체중을 주기적으로 측정하였고, 희생 후 간 무게를 측정하였다. 간 중성지방 및 콜레스테롤 농도는 비색적 효소적 분석법에 따라 측정하였다. 전장 유전체 수준의 DNA 메틸화 변화는 메틸화 DNA 면역침강법 및 DNA methylation microarray 방법으로 분석하였으며, 개별 유전자의 mRNA 발현 수준은 RT-PCR 방법으로 측정하였다. 실험 결과, 고지방식이로 인한 비만은 지질 대사 및 간 지방증 관련 생물학적 network와 관련된 유전자의 DNA 메틸화 변화를 유도하였다. CD 군과 비교하였을 때, HFD 군은 염증성 유전자인 Casp1의 전사개시점으로부터 1.5 kb upstream 위치에 CpG region이 저메틸화되었으며, mRNA 발현 수준은 높았다. 또한 CRCD 군과 비교하였을 때, HFD 군에서 에너지 대사에 관여하는 유전자인 Ndufb9의 전사개시점으로부터 2.6 kb downstream 위치에 과메틸화된 CpG region이 있었고, mRNA 발현 수준이 낮았다. 결론적으로, 고지방식이는 지방 대사 및 간 지방증 관련 유전자의 DNA 메틸화 변화를 유도한다. 특히 고지방식이 섭취로 인한 Casp1과 Ndufb9의 메틸화 수준 변화는 유전자 발현 조절로 이어졌음을 확인할 수 있었다.